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03
Dezembro
2012

Velocidade de Propagação do Som

Subtema 1.5

Sumário: Meios de Propagação

Acesso Livre
Barreira do Som

Conteúdos a Lecionar:

Os sons propagam-se através dos meios que nos rodeiam, sejam eles sólidos, líquidos ou gasosos. Podem efetuar-se três experiências, que, ainda que simples, evidenciam que as ondas sonoras propagam-se nestes meios:

Propagação do Som nos Meios Materiais

Propagação do Som: No Ar (Gases), na Água (Líquidos) e nos Ossos (Sólidos)

Contudo a propagação das ondas sonoras efetua-se com rapidez desigual, através dos diferentes meios materiais, devido às diferenças estruturais entre eles. De uma forma geral, as ondas sonoras propagam-se mais rapidamente nos sólidos do que nos líquidos, e mais rapidamente nos líquidos do que nos gases.

Toma Nota:

De uma forma geral:
• As ondas sonoras propagam-se mais rapidamente nos sólidos do que nos líquidos, e mais rapidamente nos líquidos do que nos gases.

Observa-se com facilidade, no desempenho das tarefas do dia a dia, a propagação dos sons nos diferentes meios materiais.

Propagação do Som no dia a dia

Propagação do Som: O Som propaga-se em diferentes meios do nosso dia a dia

As ondas sonoras não se propagam no vazio. Por exemplo, na Lua, onde praticamente não existe atmosfera, as ondas sonoras não se propagam, sendo este um mundo silencioso. Por isso, na Lua, os astronautas apenas falam por rádio.

O Som não se Propaga na Lua

Propagação do Som: O Som não se Propaga na Lua

Esta situação pode ser recriada com a ajuda de uma bomba pneumática numa experiência onde se retira parcialmente o ar do interior de uma campânula na qual se encontra um relógio despertador. Inicialmente é possível ouvir o relógio despertador a tocar no interior da campânula. Mas ao ligar-se a máquina pneumática, que retira parcialmente o ar do interior da campânula, ouve-se o som cada vez mais atenuado. Quando existir vácuo suficiente deixará de se ouvir o relógio despertador.

A propagação do som num meio sólido é, em geral, mais rápida do que num líquido, e neste, mais rápida do que num gás.

Velocidades do Som em diferentes Meios

Propagação do Som: Exemplos de Velocidades do Som em diferentes Meios

Assim, o valor da velocidade do som é diferente conforme o material onde o som se propaga. As velocidades do som em alguns meios materiais são as seguintes:

Meio MaterialTemperaturaVelocidade (m/s)
Gasosos    
ar seco (1 atm) 0ºC 331
ar seco (1 atm) 35ºC 340
hidrogénio 25ºC 1270
dióxido de carbono 25ºC 258
hélio 25ºC 972
Líquidos    
água 8ºC 1493
água salgada 25ºC 1533
glicerol 25ºC 1904
mercúrio 25ºC 1450
Sólidos    
ferro - 5950
alumínio - 6420
cobre - 5010
ouro - 3240
borracha - 1600

No caso do ar, as ondas sonoras são mais rápidas no ar quente do que no ar frio. Assim, a velocidade de propagação do som depende da temperatura do ar.

Velocidades do Som a diferentes Temperaturas

Propagação do Som: Velocidades do Som a diferentes Temperaturas

Toma Nota:

• As ondas sonoras são mais rápidas no ar quente do que no ar frio.

A temperatura do meio apenas influi na velocidade de propagação do som nos gases. Outras grandezas, como a pressão e a humidade, têm efeitos desprezáveis.

A Velocidade do Som pouco varia com a Temperatura nos Sólidos

Propagação do Som: A Velocidade do Som pouco varia com a Temperatura nos Sólidos

Toma Nota:

• A temperatura do meio apenas influi na velocidade de propagação do som nos gases.

A Barreira do Som:

Os aviões supersónicos ultrapassam a velocidade do som no ar. Atingem velocidades superiores a 1200 km/h. Quando o avião ultrapassa a velocidade do som, rompe a barreira e produz frentes sonoras que acabam por convergir num cone. É este cone sonoro que soa como um estrondo bastante violento.

Formação da Barreira Sónica

Propagação do Som: Formação da Barreira Sónica

Chuck Yeager, um major da Força Aérea dos Estados Unidos, foi a primeira pessoa a quebrar a barreira do som num vôo horizontal no dia 14 de outubro de 1947, pilotando um Bell X-1 experimental e alcançando Mach 1 a uma altitude de 15000 m.

Barreira do Som

Propagação do Som: Barreira do Som

A que distância estará uma Trovoada?

Num dia de trovoada podem ocorrer raios. Um raio é uma descarga elétrica que resulta do contacto entre nuvens e a Terra ou entre nuvens. A descarga é visível a olho nu, com trajetórias sinuosas e de ramificações irregulares às vezes com muitos quilômetros de distância até ao solo. Este fenômeno produz um clarão conhecido como relâmpago e também uma onda sonora chamada trovão.

O Som do Trovão

Propagação do Som: O Som do Trovão

Assim, num dia de trovoada pode ouvir-se o trovão que, por regra, acontece após observar-se o relâmpago. Por exemplo, se a trovoada estiver distante, o intervalo de tempo que decorre entre os dois acontecimentos pode demorar vários segundos. Este facto mostra que a velocidade do som no ar é muitíssimo menor do que a da luz.

Determinar a que distância caiu um raio (relâmpago)

Propagação do Som: Determinar a que distância caiu um raio (relâmpago)

O ribombar dos trovões resulta do som produzido durante as descargas eléctricas. Quando se detecta este som, o tempo que entretanto passou desde o aparecimento do clarão permite determinar a distância a que ocorreu a descarga do relâmpago. Para isso, basta ter em conta a velocidade de propagação do som no ar.

Aplicações para Telemóveis que calculam a distância caiu um raio

Propagação do Som: Aplicações para Telemóveis que calculam a distância caiu um raio

Atualmente existem inúmeras aplicações para telemóveis que, utilizando este príncipio, calculam a distância a que "caiu" o raio eléctrico e até obter a sua possível geolocalização.

Outros exemplos de Aplicações para Telemóveis (distância a que caiu um raio)

Propagação do Som: Outros exemplos de Aplicações para Telemóveis (distância a que caiu um raio)

Sempre que se forma trovoada com raios, deve procurar-se abrigo. Nestas situações deve ser evitada a proximidade com a água e objectos altos, (como árvores ou postes), objectos metálicos e eletrodomésticos, mesmo dentro de casa. Ao ar livre, o lugar mais seguro para ficar em caso de raios é dentro de um objeto metálico fechado, como um carro ou um avião.

Posição Preventiva de Segurança em caso de queda de raios eléctricos

Propagação do Som: Posição Preventiva de Segurança em caso de queda de raios eléctricos

Se surpreendidos pela rápida formação de raios, e no caso de perigosa aproximação dos mesmos, e sem a possibilidade de encontrar abrigo deve adoptar-se a posição de segurança, procurando estar em cima de uma mochila, ou na falta desta, em cima de uma pedra que esteja sobre outras pedras ou rochas.

Posição Preventiva de Segurança: Raios Eléctricos

Propagação do Som: Posição Preventiva de Segurança: Raios Eléctricos

O ribombar do trovão deve-se á formação de várias ondas sonoras em cada uma das ramificações do clarão:

Trovoada: Ribombar do Trovão

Propagação do Som: Trovoada: Ribombar do Trovão

Determinar a Velocidade do Som:

Existem experiências para determinar a velocidade de propagação do som no ar, a uma dada temperatura como por exemplo a utilização de dois microfones e uma interface, ligada a um computador:

Determinação Experimental da Velocidade do Som no Ar

Propagação do Som: Determinação Experimental da Velocidade do Som no Ar

O objectivo é, depois de provocar um som, ler o intervalo de tempo que o som demora a percorrer a distância entre os microfones. Com a medição dessa distância com uma fita métrica (por exemplo), é possível calcular a velocidade de propagação do Som à temperatura do laboratório, (Temperatura do Ar).

Determinação da Velocidade do Som no Ar com o Osciloscópio

Propagação do Som: Determinação da Velocidade do Som no Ar com o Osciloscópio

Em alternativa ao interface, pode utilizar-se um osciloscópio ou outro tipo de montagem experimental. Em qualquer dos casos, o mesmo princípio prevalece: ler o intervalo de tempo que o som demora a percorrer uma dada distância.

Outros Processos de Determinação da Velocidade do Som no Ar

Propagação do Som: Outros Processos de Determinação da Velocidade do Som no Ar

Categorias: Sumários & Lições


Cassiano Augusto Luna Rosário

Cassiano Augusto Luna Rosário

Sou docente de Física e Química em Vila Real - Trás-os-Montes.
Licenciado em Ensino pela UTAD, leciono atualmente na ES Camilo Castelo Branco.

Website: www.calrosario.com Email: This e-mail address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it.

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