Determinação do módulo de Young em sólidos a partir da medida da velocidade do som pelo método do tempo de voo

Determining the Young's modulus on solids from the measurement of the speed of sound by the time-of-flight method

O módulo de Young ($Y)$ é uma grandeza relacionada à elasticidade linear de um material. As técnicas mais comuns para se determinar o módulo de Young envolvem a medida da deformação de uma barra quando flexionada, ou a medida da deformação de um fio quando submetido a um esforço de tração. Outra técnica conhecida consiste na medida da velocidade do som ($c)$ numa barra fina, a qual está relacionada a $Y$ pela expressão $Y=\rho c^2$, onde $\rho$ é a massa específica do material em estudo. Desse modo, conhecendo-se $\rho$, a determinação de $Y$ se resume a medir $c$. Neste trabalho lançamos mão do método do tempo de voo de um pulso de compressão produzido em experimentos de colisão para medir a velocidade do som em diferentes materiais. O tempo de voo é o tempo necessário para um pulso de compressão percorrer a distância entre dois pontos da barra. Esse tempo foi medido através de uma montagem que utiliza duas chaves de contato mecânico associadas a um circuito elétrico contendo um contador eletrônico e um oscilador a cristal. Os experimentos foram realizados utilizando-se diferentes materiais (aço inox, latão e madeira) e calculados os respectivos módulos de Young com seus desvios estatísticos.

Palavras-chave:
Módulo de Young; elasticidade; pulso de compressão; tempo de voo; contador digital