Velocidade da Luz x Velocidade do Som

Matemática

A velocidade da luz é muitas vezes mais rápida que a velocidade do som. Por esse motivo, vemos o clarão de um relâmpago e, somente depois, ouvimos o trovão.

O clarão do relâmpago ocorre antes do trovão porque a luz é mais rápida que o som

Em períodos de festa junina, os fogos de artifício são muito utilizados pelos foliões, que comemoram suas devoções com os estrondos e a luminosidade desses “foguetes”.

O estouro do foguete produz uma luz e um som. Dessa forma, se estamos a certa distância do local da festa, conseguimos ver a luz dos fogos de artifício e, em seguida, escutamos som da explosão desses artefatos.

Em uma tempestade, antes de ouvirmos o barulho do trovão, vemos o clarão do relâmpago. Por que vemos primeiro a luz e somente depois ouvimos o som?

Velocidade da luz e velocidade do som

Isso acontece porque a velocidade da luz é muito superior à velocidade do som. A velocidade da luz é de aproximadamente 300.000 Km/s, e a velocidade do som atinge cerca de 340 m/s (1224 Km/h). O barulho do trovão é uma onda sonora produzida pelo movimento das descargas elétricas na atmosfera, que pode acontecer de três maneiras:

Entre nuvem e solo;
Entre solo e nuvem e
Entre nuvens.

Um cálculo simples para saber o local aproximado das descargas elétricas pode ser realizado da seguinte forma:

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Marque o tempo entre a luminosidade do raio e o som do trovão. Vamos supor que decorram três segundos entre a descarga elétrica e o trovão. Multiplique o tempo pela velocidade do som: 3 x 340 = 1020. Podemos constatar, então, que a interação das cargas elétricas ocorreu a uma distância de 1020 metros do observador.

Aplicação
Um grupo de soldados do exército está acampado em uma reserva ecológica. O sargento do grupo realizou o seguinte treinamento: utilizando um rádio amador, contactou outra equipe a vários metros de distância e ordenou que um foguete fosse lançado para cima. O tempo transcorrido entre a luz e o som foi de seis segundos. A equipe do sargento deverá orientar-se pelo foguete e determinar a distância aproximada do outro grupo. Como eles deverão fazer isso?

Solução:

Partindo da ideia da velocidade do som, eles poderão marcar o tempo entre a luz do foguete e o som, que foi de seis segundos, e multiplicar esse tempo pela velocidade do som.

6 x 340 = 2040 metros

A outra equipe, portanto, está a uma distância de 2040 metros.

Por Luiz Paulo Moreira
Graduado em Matemática

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

SILVA, Luiz Paulo Moreira. "Velocidade da Luz x Velocidade do Som "; Brasil Escola. Disponível em: https://brasilescola.uol.com.br/matematica/velocidade-luz-x-velocidade-som.htm. Acesso em 26 de agosto de 2019.

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Lista de Exercícios

Questão 1

Em um período de festa junina, uma jovem observou de longe o lançamento de um foguete. Ao ver a luz, ela marcou um tempo de 3s até que ouviu o estrondo do foguete. Sabendo que a velocidade do som no ar é de 340 m/s, marque a opção que indica a distância entre a jovem e o ponto de lançamento do foguete e o motivo pelo qual a luz foi percebida antes que o som.

a) 2000 m; a luz possui velocidade infinitamente maior que a velocidade do som, por isso, foi percebida primeiro.

b) 1020 m; a luz foi percebida primeiro porque a visão é mais sensível a estímulos quando comparada com a audição.

c) 1020 m; a luz possui velocidade infinitamente maior que a velocidade do som, por isso, foi percebida primeiro.

d) 1200 m; a luz possui velocidade infinitamente maior que a velocidade do som, por isso, foi percebida primeiro.

e) 1200 m; a luz possui velocidade infinitamente menor que a velocidade do som, por isso, foi percebida primeiro.

Questão 2

Um navio possui uma sonda que funciona por meio da produção de ondas sonoras. Ao identificar um obstáculo submerso, o som gerado pela sonda gasta 8 s para ir e retornar até o objeto. Marque a opção que determina a distância entre o navio e o objeto no fundo do mar e explica por que a velocidade do som na água é maior que a velocidade do som no ar.

DADOS: Velocidade do som no ar = 340 m/s
Velocidade do som na água = 1430 m/s

a) 5700 m; a velocidade do som na água é maior por conta da maior elasticidade da água quando comparada com o ar.

b) 4500 m; a velocidade do som na água é maior por conta da menor elasticidade da água quando comparada com o ar.

c) 5720 m; a velocidade do som na água é maior por conta da menor elasticidade da água quando comparada com o ar.

d) 5720 m; a velocidade do som na água é maior por conta da maior elasticidade da água quando comparada com o ar.

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