Velocidade do som

Física

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Velocidade do som é a rapidez em que uma onda sonora é capaz de se propagar através do espaço. Ela depende do meio em que essa onda se propaga, mas também de outros fatores a ele relacionados, tais como temperatura e pressão.

As ondas sonoras podem sofrer refração ao atravessar meios de elasticidades diferentes, sofrendo, assim, mudanças de velocidade. Nos meios sólidos, por exemplo, o som se propaga muito mais rapidamente que em meios gasosos ou líquidos.

Veja também: Intensidade, timbre e altura – as qualidades que diferenciam os sons

Como se calcula a velocidade do som?

A velocidade do som pode ser calculada a partir de seu comprimento de onda e frequência, como acontece para qualquer tipo de onda, independentemente de sua classificação.

A velocidade do som está relacionada diretamente com o meio em que o som se propaga.
A velocidade do som está relacionada diretamente com o meio em que o som se propaga.

A fórmula utilizada para calcular a velocidade de propagação da onda sonora é a seguinte:

v – velocidade de propagação (m/s)

λ – comprimento de onda (m)

f – frequência (Hz)

Entretanto, a velocidade do som pode ser determinada a partir de outros fatores, como a temperatura do ar. Para tanto, é possível fazer um cálculo no qual essa velocidade é calculada a partir da seguinte fórmula:

Para utilizar essa fórmula, que relaciona a velocidade de propagação do som com a temperatura do ar, é necessário que se faça a divisão entre as temperaturas ambiente e a temperatura de 0 ºC, ambas medidas em kelvin. Em seguida, é necessário que se extraia a raiz quadrada do resultado obtido e que o multiplique pelo fator 331,45. Fazendo isso, é possível estimar com boa precisão a velocidade do som ao nível do mar, para diferentes temperaturas.

Vamos fazer um exemplo em que se deseja estimar a velocidade de propagação do som ao nível do mar na temperatura de 25 ºC (aproximadamente 298,15 K). Observe:

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A tabela a seguir relaciona a velocidade de propagação do som com algumas temperaturas do ar, todas medidas ao nível do mar. Observe:

Temperatura (ºC)

Velocidade do som (m/s)

-10

330

0

332

10

337

20

343

30

350

100

390

 

A velocidade de propagação do som também varia de acordo com a altura em que o som se propaga em relação ao nível do mar. Nessa altura e na temperatura de 25 ºC, as ondas sonoras propagam-se com velocidade de aproximadamente 337 m/s ou 1216 km/h. Entretanto, quando aumentamos nossa altitude em relação a esse nível, a densidade do ar diminui, fazendo com que o som se propague com velocidades relativamente menores.

Veja também: Efeito Doppler – o fenômeno que explica a mudança de frequência do som quando estamos em movimento

Características do som

As características do som são as qualidades que nos permitem identificar diferentes sons. O som apresenta três características: intensidade, altura e timbre.

  • Intensidade sonora: diz respeito ao “volume” do som.
  • Altura: está ligada à frequência do som.
  • Timbre: relaciona-se ao formato das ondas sonoras, bem como à maneira como vibra a fonte das ondas sonoras.

Quer saber mais sobre o assunto? Acesse nosso texto sobre as características do som.

Velocidade do som em diferentes meios

Como dissemos, a velocidade do som varia muito de acordo com o meio em que ele se propaga. Ao passar de um meio para outro, o som mantém sua frequência inalterada, entretanto seu comprimento de onda muda, bem como sua velocidade de propagação. Confira uma tabela que relaciona a velocidade do som em diferentes meios físicos.

Meio

Velocidade do som (m/s)

Alumínio

6420

Ferro

5960

Água pura

1498

Água do mar

1531

Oxigênio

316

 

Analisando a tabela anterior, é possível perceber a dependência direta entre a velocidade do som a e a densidade do meio em que o som se propaga. Observe a diferença entre as velocidades de propagação do som na água pura e na água do mar, que conta com uma grande quantidade de sais diluídos nela, sendo, portanto, mais densa que a água destilada.

A densidade do meio em que o som viaja afeta diretamente sua velocidade de propagação. Isso ocorre por conta da proximidade entre as moléculas vizinhas, o que é mais comum em meios físicos mais densos, como nos sólidos em geral. Nesses meios, as vibrações produzidas pelas ondas sonoras são transmitidas mais rapidamente.

Outro fator determinante para a velocidade do som é a elasticidade do meio. Essa característica diz respeito à capacidade de se transmitir a vibração por meio das colisões entre moléculas sem que aconteçam perdas significativas de energia.

Leia também: 5 coisas que você precisa saber sobre as ondas sonoras

Barreira do som

Barreira do som é o termo usado em referência à onda de choque produzida por algum móvel que passa a se mover mais rápido que seu próprio som. No momento em que um corpo atinge a velocidade do som, as ondas sonoras por ele produzidas se deslocam junto com o corpo, por isso uma grande zona de pressão é formada na frente do móvel.

Na imagem, é possível visualizar o avião passando pela barreira do som.
Na imagem, é possível visualizar o avião passando pela barreira do som.

A barreira do som é visível, uma vez que as gotículas de água que estão espalhadas no ar condensam-se, devido à grande pressão ao seu redor. Além disso, a barreira do som pode oferecer uma grande resistência para o móvel, por isso, caso ele não a ultrapasse rapidamente, não conseguirá atingir velocidades supersônicas.

 

Por Rafael Helerbrock
Professor de Física

Gostaria de fazer a referência deste texto em um trabalho escolar ou acadêmico? Veja:

HELERBROCK, Rafael. "Velocidade do som"; Brasil Escola. Disponível em: https://brasilescola.uol.com.br/fisica/a-velocidade-som.htm. Acesso em 29 de novembro de 2020.

Assista às nossas videoaulas
Lista de Exercícios
Questão 1

São grandezas importantes para a determinação da velocidade do som:

a) Carga elétrica e pressão

b) Densidade e temperatura

c) Volume e rigidez dielétrica

d) Referencial e fonte de ondas sonoras

e) Potência da fonte sonora e intensidade sonora

Questão 2

Uma sala encontra-se à temperatura ambiente (cerca de 25º C). A velocidade do som no interior dessa sala é de, aproximadamente:

a) 335 m/s

b) 341 m/s

c) 343 m/s

d) 342 m/s

e) 320 m/s

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