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Velocidade do som

Quão rápido o som viaja? Explore a natureza das ondas sonoras e como elas se propagam. Descubra por que o som é uma onda longitudinal e como sua velocidade é influenciada pelo meio pelo qual ele se propaga. Aprenda sobre a relação entre comprimento de onda, frequência e velocidade, e como a variação do meio afeta a velocidade do som. Versão original criada por David SantoPietro.

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Transcrição de vídeo

RKA6GM - Se um alto-falante faz um rápido ruído, nós criamos um pulso de som, e podemos, olhando para esta região do ar que foi comprimida, calcular a velocidade do som, basta olhar a velocidade com que essa região comprimida viaja no meio. O ar não úmido, a 20°C, a velocidade do som é de aproximadamente 343 m/s. Podemos também determinar a velocidade do som analisando o movimento harmônico simples criado pela sua onda. A velocidade desta onda, pode, de novo, ser determinada pela velocidade das regiões comprimidas do ar viajando através do meio. Note que a velocidade do som não significa a velocidade com que as moléculas de ar se movimentam indo e vindo, formando a onda, essas moléculas de ar estão se movimentando com velocidade, mas a velocidade do som significa velocidade que a perturbação causada pela onda viaja através das suas moléculas. Nós chamamos a onda sonora de onda longitudinal porque é uma onda que viaja paralelamente à linha traçada pelas oscilações do meio. O outro tipo de onda é a onda transversal. A onda transversal acontece quando a velocidade da onda é perpendicular às oscilações das moléculas do meio, ondas na superfície da água são exemplos de ondas transversais. Se olhamos para um gráfico do deslocamento do ar versus a posição do ar, nós podemos ver que a onda viaja como esta forma, que estamos vendo aqui. Então, a velocidade do som pode ser obtida calculando a velocidade dos picos ou a velocidade dos vales, ou a velocidade de qualquer ponto na forma de onda que temos. Para descobrir uma fórmula para a velocidade da onda sonora, vamos olhar de perto o que está acontecendo aqui. Veja uma das moléculas de ar. Ela leva um período para completar um ciclo total. Durante esse tempo, a onda se moveu exatamente um comprimento de onda completo. Isso acontece porque a onda teve que sobrepor o seu aspecto inicial, depois de um período. Agora, já que distância é definida como distância por tempo, a velocidade do som tem que ser o comprimento de onda dividido pelo período da onda, já que a onda está viajando para frente com um comprimento de onda por período ou desde que a frequência é definida como 1 sobre período, nós podemos reescrever esta fórmula como velocidade igual ao comprimento de onda vezes frequência. Essa fórmula é precisa para vários tipos de ondas, porque uma onda tem que se mover um comprimento de onda a cada período. Seja cuidadoso! Quando olhamos para esta equação, você pode pensar que, se ajustar o seu alto-falante para emitir um som em uma frequência maior, isso faria com que a velocidade do som também fosse maior. Mas não é isso que acontece, se você aumentar a frequência, o comprimento de onda vai diminuir pela mesma razão, e fará com que a velocidade fique constante. De fato, nenhuma modificação no seu alto-falante vai fazer com que a velocidade do som se altere. A única saída para isso é alterar características do meio por onde o som está viajando. Você pode mudar, por exemplo, a temperatura do ar, a umidade do ar, a densidade do ar, ou você pode trocar o ar por outro material como água, ou hélio ou algum metal. Todas essas modificações no meio vão alterar a velocidade do som. Pessoas acham também que, alterando a amplitude do som, será alterada a velocidade do som, mas isso não é verdade. Se você cria uma onda sonora com uma grande amplitude, ela não vai viajar mais rapidamente do que uma onda com uma amplitude menor. O som somente seria mais intenso. Então, lembre-se, a velocidade do som depende exclusivamente do meio pelo qual o som viaja. Até o próximo vídeo!