Aulas de Física e Química

O Som e a Luz...

A Propagação do Som em Diferentes Meios Materiais

É habitual em alguns livros e filmes do Velho Oeste, ser descrita a cena em que um índio coloca o ouvido nos carris do comboio para tentar perceber se este está próximo.

A grande questão que se coloca é:


"Porque motivo o índio faz isso?"


E a resposta é simples:

O comboio produz vibrações quer nas partículas do ar, quer nas partículas que constituem os carris.

- Como os carris se encontram no estado sólido, as suas partículas encontram-se mais próximas umas das outras, e por esse motivo a vibração propaga-se mais facilmente através destas.

- Como o ar se encontra no estado gasoso, as suas partículas encontram-se mais afastadas umas das outras, e por esse motivo a vibração propaga-se com mais dificuldade através destas.

Conclui-se assim que o som se propaga mais facilmente e mais rapidamente através dos carris do que através do ar. Também se pode concluir que quando o som se propaga através do ar, uma vez que se propaga mais lentamente, e devido às perdas de energia que ocorrem, não se consegue ouvir a grandes distâncias, ao contrário do som que se propaga pelos carris.

Na tabela seguinte estão indicadas as diferentes velocidades de propagação do som consoante o meio material em que este se propaga:

Imagem do livro "FQ8 - Sustentabilidade na Terra - Edições ASA".

Como se pode ver pela tabela o som propaga-se a diferentes velocidades, consoante o meio material. De um modo geral, o som propaga-se melhor nos sólidos do que nos líquidos, e propaga-se melhor nos líquidos do que nos gases. Verifica-se também que a temperatura a que o meio se encontra afecta a velocidade do som. Por exemplo:

- a velocidade do som no Aço é de 6000 metros por segundo. Isto significa que a cada segundo que passa, o som propaga-se a uma distância de 6000 metros;

- a velocidade do som no Dióxido de Carbono é de 250 metros por segundo. Isto significa que a cada segundo que passa, o som propaga-se a uma distância de 250 metros.

Uma vez que a velocidade do som no ar depende da temperatura a que este se encontra, é habitual utilizar-se nos cálculos o valor de 340 m/s. Isto significa que, em média, uma onda sonora propaga-se a 340 metros a cada segundo que passa.

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A que distância de nós se encontra o foco de uma trovoada?

Já sabes que em dias de trovoada é habitual ver-se primeiro o relâmpago e só depois se ouve o trovão. Isto acontece porque a luz percorre a distância entre o foco de trovoada e o local onde nos encontramos a uma velocidade muito maior do que o som.

Assim, a luz vê-se quase instantaneamente após ter ocorrido a trovoada, enquanto que o som vai demorar mais tempo a percorrer a distância até nós. De acordo com os valores indicados anteriormente, já sabemos que o som percorre 340 metros a cada segundo que passa. Assim:

- se ouvires o trovão 1 segundo após teres visto o relâmpago, então o foco da trovoada está a aproximadamente 340 metros de ti;

- se ouvires o trovão 2 segundos após teres visto o relâmpago, então o foco da trovoada está a aproximadamente 680 metros de ti (2 x 340 = 680 m);

- se ouvires o trovão 3 segundos após teres visto o relâmpago, então o foco da trovoada está a aproximadamente 1020 metros de ti (3 x 340 = 1020 m);

- ...

Se contares o tempo que decorre desde o relâmpago até ao trovão, a cada 3 segundos de espera correspondem 1020 metros (aproximadamente 1 Km).

Determinar a Velocidade de um Som

A velocidade do som em determinado meio material pode ser determinada se conhecermos a distância a que o som se propagou e o tempo que demorou a propagar-se a essa distância:

A distância deve estar em metros e o tempo em segundos. Nesse caso a velocidade do som estará em metros por segundo (m/s), que é a unidade de Sistema Internacional para a velocidade.

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Exercícios Resolvidos

Exercício 1 - Um canhão disparou um projéctil do topo de uma montanha. A 3060 metros de distância, do topo da muralha de um castelo, um observador ouviu o disparo 9 segundos após ter visto o clarão da explosão.

Sabendo que o som se propagou no ar, calcula a velocidade do som neste meio material.

Resolução

A cada segundo que passa o som propaga-se a 340 metros de distância.


Exercício 2 - Um observador ouve o trovão 10 segundos após ter visto um relâmpago. A que distância se encontra o observador do foco da trovoada?

Resolução

O observador encontra-se a 3400 metros do foco da trovoada.


Exercício 3 - Calcula o tempo necessário para que um som se propague ao longo de uma barra de latão de 25 metros de comprimento.

Resolução

O som demora 0.0071 segundos a percorrer a barra de latão.




Professor Nuno Machado Ciências Físico-Químicas Hit Counter by Digits