Relatório - Resumos.net

Escola Básica e Secundária do Baixo Barroso
Venda Nova- Montalegre 2009/2010
Disciplina: Física-Química A
AL 2.1-OSCILOSCÓPIO
Trabalho realizado por:
 Dulce Feraz nº.3
 Hélio Pereira nº.6
 Jenifer Afonso nº.7
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Disciplina: Física-Química A
Índice:

Objetivo..........................................................................................................3

Introdução........................................................................................................3

Material e equipamento...................................................................................4

Procedimento experimental
- 1ªparte:pré-ajuste dos comandos...................................................................4
- 2ªparte:medição de tensões contínuas...........................................................5
- 3ªparte:medição de tensões alternas..............................................................5
-4ªparte:registo de voz.....................................................................................6

Registo de observações.....................................................................................7

Conclusão.......................................................................................................11

Bibliografia.....................................................................................................15
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Disciplina: Física-Química A
Atividade laboratorial 2.1- Osciloscópio

Objetivo:
Realizar algumas medições com o osciloscópio. Visualizar ondas sonoras e
determinar diretamente o período e a tensão do sinal e, indiretamente, determinar a
frequência.
Compreender a versatilidade deste instrumento.

Introdução:
O osciloscópio é um instrumento de medida destinado a visualizar um sinal elétrico.
Como muitas grandezas físicas são medidas através de um sinal elétrico, e o osciloscópio é
um instrumento muito sensível à tensão, permite obter os valores instantâneos de sinais
elétricos rápidos, a medição de tensões e correntes elétricas, e ainda frequências e diferenças
de fase de oscilações.
O osciloscópio é um aparelho indispensável em vários domínios, desde a Física
Experimental à Eletrónica e à Medicina. Ao contrário de outros aparelhos, que apenas nos
fornecem um valor numérico (é o caso dos amperímetro, por exemplo), o osciloscópio
permite-nos visualizar toda uma série de fenómenos mesmo quando variam rapidamente no
tempo. É esta possibilidade que lhe confere a sua importância na investigação moderna.
Nesta experiência vamos perceber a distinção entre tensões continuas e alternadas,
visualizar e caracterizar ondas sonoras.
 Material e equipamento:
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






Osciloscópio;
Fonte de tensão contínua;
Fonte de tensão alternada;
Multímetro;
Microfone;
Fios de ligação;
Ponta de prova.

Procedimento experimental:
1ªparte: Pré-ajuste dos comandos:
Ecrã
Sistema horizontal
Sistema vertical
Sistema sincronismo
POWER: On
TIME/DIV: Meio da escala
MODE: CH1
MODE: AUTO
INTENSITY: Meio da
escala
SWP/VAP: Desligado
posição de “calibrado”
AC-GND-DC: GNDposição do traço
SOURCE: INT
FOCUS: Meio da escala
POSITION: Meio da
escala
POSITION: Meio do ecrã
LEVEL: Meio da escala
AC-GND-DC: DC-sinal
s/filtragem da componente
DC
INT TRIG: CH1
VAR/PULL: Desligado
posição de “calibrado”
VOLTS/DIV: Meio da
escala
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2ªparte- Medição de tensões continuas:
2.1- Medição da tensão aos terminais da fonte de alimentação






Regulamos o botão do multímetro para funcionar como voltímetro;
Colocamos o multímetro em DC;
Regulamos a tensão para 10V;
Ligamos o multímetro, em paralelo, à fonte de alimentação em DC;
Medimos a tensão no multímetro;
Desligamos o voltímetro.
2.2- Medição da tensão no osciloscópio
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Verificamos se o sinal se encontra em cima da linha da escala;
Ligamos a ficha BNC da ponta de prova ao CH1 do osciloscópio;
Verificamos o fator de amplificação da ponta de prova (X10 ou X1);
Ligamos a ponta de prova à fonte de alimentação;
Colocamos o comando AC-GND.DC em DC;
Medimos a diferença de potencial.
3ªparte- Medição de tensões alternadas:
3.1- Medição da tensão aos terminais da fonte de alimentação
Regulamos o botão do multímetro para funcionar como voltímetro;

Colocamos o multímetro em AC;

Ligamos a fonte de alimentação e regulamos a tensão para 10V;

Ligamos o multímetro, em paralelo, à fonte de alimentação;
Regulamos a na fonte de alimentação até aparecer 10V;

Desligamos o voltímetro.

3.2- Medição da tensão no osciloscópio
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1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
Pré-ajustamos os comandos;
Ligamos a entrada BNC da ponta de prova ao CH1 do osciloscópio;
Colocamos o fator de amplificação da ponta de prova em X1 ou X10;
Ligamos a ponta de prova à fonte de alimentação em AC;
Colocamos o comando AC-GND-DC em AC ;
Medimos a tensão pico a pico;
Calculamos o valor da tensão eficaz;
Medimos o período do sinal;
Escrevemos a expressão V=Vmax sin(wt).
4ªparte- Registo de voz
1. Ligamos um microfone ao CH1 do osciloscópio;
2. Emitimos sons correspondentes a letras (a,e,i,o,u) e o nome de um elemento do grupo.
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
Registo de observações:
U/V

Medida no osciloscópio
Medida no voltímetro
Fonte DC
12,5
12,07
Fonte AC
10
10
Incerteza: 0,5
Fonte AC
- V=Vmax sin(wt)
Período(T/s)
Amplitude(A)
Frequência(f/Hz)
10
10
100
V=10sin(2πf⨯t)
V=10sin(628t)
A
E
I
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O
U
A comparação do espectro sonoro das cinco vogais mostra que a , e, o são vogais
fortes, i e o u são vogais fracas .
Fig.1- Tensão alternada
Fig.3- Montagem experimental
Fig.2-Tensão contínua
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QUESTÕES
Note que, para se medir uma tensão, a ligação entre a fonte de tensão e o
osciloscópio tem de ser em paralelo. Porquê?

R: A ligação entre a fonte de tensão e o osciloscópio tem de ser em paralelo para que a tensão seja a
mesma através de qualquer componente que esteja conectado em paralelo e evitando assim
dissipação de energia.
Ligou-se uma fonte de tensão contínua (que produz corrente contínua) ao
osciloscópio. A «linha de base», que estava centrada no ecrã, deu um «salto»,
vertical, correspondente a 2.5 divisões, utilizando a escala 2V/divisão. Indique a
tensão fornecida pela fonte.

R: Tensão=2⨯2.5=5V
Em seguida fez-se o mesmo tipo de ligação mas uma fonte de tensão
alternada (que produz uma corrente alternada), observando-se um sinal
sinusoidal. A tensão é variável no tempo e dada por V=Vmax sin(wt), onde Vmax é
a amlplitude da onda observada no ecrã. Fez-se a medição da distância pico a pico,
isto é, do máximo ao mínimo, para minimizar erros experimentais, e obteve-se 3.6
divisões para uma escala 5V/divisão. Indique o valor de Vmax.

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R: Tensão=5⨯3.6=18V
Ao associar em paralelo a fonte de tensão alternada anterior a um
voltímetro, verifica-se que o valor registado no aparelho não coincide com Vmax,
mas é inferior. A tensão medida no voltímetro é denominada tensão eficaz. Por
exemplo a tensão alternada fornecida às nossas casas tem um valor eficaz de 230V,
o que significa que a potência média cedida é igual à de uma fonte de tensão
contínua de 230V. A tensão eficaz, relaciona-se com a tensão máxima através da
expressão Vef=Vmax/2. Qual seria o valor lido num voltímetro que medisse a
tensão fornecida pela fonte de tensão alternada da alínea anterior?

R:
Vef=270/2=135V
A
expressão V=Vmax sin(wt) caracteriza o sinal sinusoidal observado no ecrã do
osciloscópio. Como determinar a frequência? Após estabilizar um sinal no ecrã,
podemos medir um intervalo de tempo a partir da escala horizontal e do botão
BASE DE TEMPO do osciloscópio (TIME/DIV), que indica o tempo que o feixe de
eletrões demora a percorrer a maior divisão da escala horizontal (pode ser expresso
em s, ms). O tempo mede-se da seguinte forma: tempo= nº. de divisões na escala
horizontal ⨯ tempo/divisão. Por exemplo, se dois ciclos completos da onda
corresponderem 5 divisões na escala horizontal e a base desse tempo indicar 2ms/
div, o tempo é 5⨯ 2 ms= 10ms. Este é o tempo de dois completos, isto é, dois
períodos. Logo, T=5 ms e f=200Hz. Considere um sinal, onde meio ciclo
corresponde a 4.8 divisões e a base de tempo 5 s/div. Qual é o período do sinal?
Escreva a expressão V=Vmax sin(wt) para este sinal, substituído os valores da
amplitude e da frequência.
R: O período do sinal é 24s. V=24sin(0,25t)
Cálculos:
T=4.8⨯5=24s
f=1/24=0,04Hz
w=ϴ⨯f w=2π⨯0,04
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
Conclusão:
“Perante o aumento da criminalidade tem-se especulado sobre a possibilidade de formas
de identificação, alternativas à impressão digital. Uma dessas formas poderia ser pela
voz. Utilizando um osciloscópio propor um método que permita concretizar a
identificação individual desse modo”
O som tem origem na vibração de partículas ou corpos. A onda sonora é então uma
onda mecânica: necessita de um meio material para se propagar. Assim, não há som no
vácuo, visto não haverem partículas que possam vibrar.
Na origem de um som está sempre a vibração de um corpo. A vibração consiste em
movimentos do corpo, por vezes impercetíveis, mas suficientes para causar uma perturbação
no meio em redor (normalmente, o ar). No caso da voz humana, resulta das vibrações das
cordas vocais, cujos músculos podem esticar mais ou menos, o que lhes permite vibrar de
formas diferentes – tanto em frequência (nº de ondas por unidade de tempo) como em
amplitude (oscilação da onda relativamente à sua posição média) - quando o ar passa por
elas. Além das cordas vocais contribuem também para a produção da voz o nariz e a boca,
bem como os pulmões.
A intensidade do som é a característica que permite distinguir um som forte de um
som fraco. Um som forte, mais intenso, pode ser ouvido a maior distância que um som
fraco. Um som é tanto mais intenso quanto maior for a amplitude da sua oscilação. No
entanto, a intensidade depende também da frequência da onda.
A altura do som está diretamente relacionada com a frequência da onda sonora: um
som é tanto mais alto quanto maior for a sua frequência. Um som alto, com maior
frequência, será mais agudo que um som baixo, grave.
Logo, assim como a frequência e a amplitude da onda sonora são determinadas pela
frequência e a amplitude da fonte sonora, é também ela que determina a intensidade e a
altura da onda.
No entanto, existe outra característica da onda sonora que é extremamente
importante: havendo dois instrumentos diferentes que tocam a mesma nota (emitem um som
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com a mesma frequência), como nos é possível distingui-los pelo som? Os dois
instrumentos têm timbres diferentes. O timbre resulta da combinação de um som
fundamental e dos seus harmónicos. Um som fundamental ou simples é emitido, por
exemplo, pelo diapasão. Ao vibrar, ele emite uma onda harmónica, isto é, com um só
comprimento de onda e com uma frequência bem definida. Porém, quase todos os outros
sons não são simples, mas sim complexos: a onda que emitem não tem uma frequência bem
definida. Aquilo que confere características particulares ao som de um instrumento musical
ou de uma voz humana é então o número de harmónicos (som puro cuja frequência seja um
múltiplo inteiro de uma dada frequência) que intervêm e a proporção com que cada um
entra no som resultante.
É então esta a característica que pode permitir um sistema de reconhecimento por
voz: o timbre, graças ao qual todos temos vozes diferentes, e únicas, tal como as nossas
impressões digitais.
Este sistema de reconhecimento por voz implica, antes de tudo, um microfone, que irá
converter o nosso sinal sonoro num sinal elétrico com a mesma informação. O sinal elétrico
é de seguida transmitido para um osciloscópio digital, no qual o sinal elétrico é digitalizado
por um conversor analógico-digital. O sinal digital forma agora um conjunto de informações
que serão processadas por um microprocessador, e comparadas com outras informações do
mesmo tipo que se encontram na memória digital do osciloscópio, ou num computador a ele
ligado. Essas informações consistem noutras gravações de voz, entre as quais se encontra,
possivelmente, a nossa. A comparação é feita ao nível do som emitido, e também pode ser
feita ao nível de uma frase ou palavra específica a ser dita pela pessoa a identificar. Ao
encontrar uma gravação cujo código binário seja semelhante ao nosso, um determinado
sistema ligado ao osciloscópio irá dar-nos acesso àquilo que pretendíamos, e que não
conseguiríamos obter sem este sistema de identificação.
Ao contrário daquilo que se possa pensar, este sistema é fiável, e pequenas alterações
na nossa voz não nos impedem de o utilizar. A voz humana é constituída por sons nasais e
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por sons vocálicos.
Mesmo que a pessoa a ser identificada esteja constipada, ou rouca, verificou-se em
sistemas deste tipo que as altas frequências sofrem poucas variações, não interferindo no
reconhecimento da voz. É necessário também que a gravação de voz que está na memória
digital do osciloscópio/computador tenha sido repetida e gravada várias vezes, para que o
aparelho possa eliminar pequenos erros, por meio da comparação, que poderiam dificultar a
identificação da voz.
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 Bibliografia:
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http://www.prof2000.pt/users/labcom/
http://www.del.ufms.br
http://fisica.uems.br
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