Velocidade relativa do som nos sólidos, líquidos e gases

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!