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Ciências EF: 9° ano
Curso: Ciências EF: 9° ano > Unidade 2
Lição 2: O som- Produção do som
- Propriedades do som (amplitude, período, frequência, comprimento de onda)
- A escala decibel
- Velocidade do som
- Velocidade relativa do som nos sólidos, líquidos e gases
- O som e os meios de propagação
- Números de Mach
- Por que os sons ficam mais suaves?
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Velocidade relativa do som nos sólidos, líquidos e gases
Sons viajam a velocidades diferentes em diferentes meios. Versão original criada por David SantoPietro.
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Transcrição de vídeo
RKA12 - Para modificar a velocidade do som temos que modificar as propriedades do meio
em que a onda sonora está se deslocando. E há dois fatores principais sobre o meio que vão determinar a velocidade em que a
onda sonora irá se deslocar por esse meio. Um deles é o quão rígido esse meio é. Quanto mais duro o meio, mais rápido
as ondas sonoras vão se propagar. Isso acontece porque,
em um material rígido, cada molécula está mais interligada a
outras moléculas que estão ao seu redor. Assim, qualquer perturbação é transmitida
mais rapidamente entre as moléculas. O outro fator que determina a velocidade
de uma onda sonora é a densidade do meio. Quanto mais denso o meio for, mais lento
será o deslocamento dessa onda sonora. Isso faz sentido, porque, se o material
é mais maciço, ele tem mais inércia, e, portanto, é mais lento a mudanças
no movimento ou oscilações. Estes dois fatores são levados
em conta com esta fórmula. "v" é a velocidade do som. O "B" (maiúsculo) é chamado módulo
de compressão volumétrica do material. O módulo de compressão volumétrica é a
maneira oficial com que os físicos medem o quão rígido é o material. O módulo de compressão volumétrica
tem como unidade de medida os "pascals". Por que medir o quanto de pressão é necessária
para comprimir o material até um certo valor? Materiais rígidos, como o metal, teriam
grande módulo de compressão volumétrica. Agora, materiais mais compressíveis,
como marshmallows, terão um módulo de
compressão volumétrica menor. A letra grega "ρ" (rô) é
a densidade do material. Uma vez que a densidade
é a massa por volume, a densidade dá uma ideia do quão massivo
uma certa porção do material seria. Então, por exemplo, vamos
considerar um metal como o ferro. O ferro é definitivamente
mais rígido e duro do que o ar, por isso o ferro tem um módulo de compressão
volumétrica muito maior que o do ar. Isso tende a fazer com que as ondas sonoras viagem
mais rápido pelo ferro, bem mais rápido do que no ar. Mas o ferro também tem uma densidade
muito mais elevada do que o ar, o que tenderia a fazer com que as
ondas sonoras viajassem mais devagar. Então, o que a gente deve considerar? O som viaja mais rápido
ou mais lento pelo ferro? Pois bem, acontece que a maior rigidez do ferro
mais do que compensa o aumento da densidade, e a velocidade do som através do ferro é cerca
de 14 vezes mais rápida do que através do ar. Isso significa que, se você tivesse que colocar
o seu ouvido em uma linha de trem, por exemplo, e alguém lá de longe acertasse
uma martelada nessa ferrovia, você deveria ouvir 14 vezes mais rápido o som
na orelha que está colocada sobre os trilhos do que comparado com o
som que vai chegar pelo ar. De fato, um módulo de compressão volumétrica
maior de materiais mais rígidos geralmente compensa
qualquer densidade maior. Devido a esse fato, a velocidade do som é
quase sempre mais rápida através de sólidos do que é através de líquidos, e mais rápida através de líquidos
do que é através dos gases, porque os sólidos são mais rígidos do que os
líquidos e os líquidos são mais rígidos que os gases. Porém, a densidade é
importante em alguns aspectos. Por exemplo, se você aquecer o ar em que uma onda
sonora está se deslocando, a densidade do ar diminui. Isso explica porque o som viaja mais rápido através
do ar mais quente se comparado com o ar mais frio. A velocidade do som a 20°C
é cerca de 343 metros por segundo, mas a velocidade do som a 0°C é de
cerca de apenas 331 metros por segundo. Então, lembre-se: a única maneira
de mudar a velocidade do som é alterar as propriedades do meio
em que esse som está se deslocando. E a velocidade do som é, geralmente, mais rápida
através dos sólidos do que através dos líquidos, e mais rápida através dos
líquidos do que é através dos gases. Até o próximo vídeo!