Exercícios sobre a velocidade do som (com gabarito resolvido)

A poluição sonora é um grave problema ambiental nas grandes cidades brasileiras, afetando a qualidade de vida e a saúde da população. Para monitorar os níveis de ruído em uma avenida movimentada, técnicos ambientais utilizam um sistema de radar acústico que mede a distância entre veículos através da emissão e recepção de ondas sonoras.

Durante uma medição, o equipamento emite um pulso sonoro em direção a um caminhão parado a certa distância. O som viaja pelo ar a uma velocidade de 340 m/s e retorna ao equipamento após 0,4 segundos de ter sido emitido. Essa tecnologia é fundamental para estudos de impacto acústico e implementação de políticas públicas de controle do ruído urbano.

Com base nessas informações, a distância entre o equipamento de medição e o caminhão é de:

Em dias de tempestade, é comum observarmos um fenômeno interessante: o clarão do relâmpago aparece muito antes de ouvirmos o som do trovão. Essa diferença temporal se deve ao fato de que a velocidade da luz no ar é extremamente alta (podemos considerá-la instantânea para as distâncias envolvidas na Terra), enquanto a velocidade do som é significativamente menor e finita. Estimar a distância de um raio, utilizando essa defasagem entre luz e som, é uma prática útil que pode auxiliar na tomada de decisões em situações de risco ou simplesmente saciar a curiosidade sobre a proximidade da tempestade.

Um observador, em um campo aberto, nota o brilho de um relâmpago e, após 8,0 segundos, ouve o trovão correspondente. Sabendo que a velocidade do som no ar, sob as condições de temperatura e pressão locais, é de aproximadamente 340 m/s, qual é a distância aproximada do local onde o raio ocorreu em relação ao observador?

Um morador de uma grande cidade, preocupado com a poluição sonora, decide medir a distância entre sua casa e uma obra que emite ruídos constantes. Ele utiliza um cronômetro e percebe que o som dos martelados chega ao seu ouvido 0,5 segundos após ver o impacto do martelo. Sabendo que a velocidade do som no ar é de aproximadamente 340 m/s e que a velocidade da luz é tão alta que seu tempo de propagação pode ser desprezado, a distância aproximada entre o morador e a obra é de

O desmatamento da Amazônia é monitorado por diversas tecnologias, incluindo sistemas acústicos que detectam o som de motosserras em atividade ilegal. Uma estação de monitoramento ambiental instalada em uma reserva florestal utiliza sensores acústicos para identificar atividades de corte de árvores em tempo real, permitindo ações rápidas de fiscalização.

Durante uma operação de monitoramento, o sistema detecta o som característico de uma motosserra operando a 850 metros de distância da estação. Sabendo que a velocidade do som na floresta amazônica, considerando a alta umidade e temperatura local, é de aproximadamente 350 m/s, os técnicos precisam calcular quanto tempo o som leva para chegar até o sensor.

Essa informação é crucial para determinar a defasagem temporal entre o início da atividade ilegal e sua detecção pelo sistema de monitoramento.

O tempo necessário para o som da motosserra chegar até a estação de monitoramento é de aproximadamente:

Submarinos e embarcações utilizam sonares para comunicação e detecção de objetos no fundo do mar. Esses dispositivos emitem ondas sonoras que se propagam pela água e retornam ao emissor ao encontrar um obstáculo ou um alvo. Esse princípio também é utilizado para medir distâncias ou localizar cardumes, auxiliando na pesca comercial.

A água é um excelente meio de propagação do som, com velocidade aproximada de 1500 m/s, muito superior à velocidade do som no ar (340 m/s).

Um submarino em missão envia uma onda sonora que percorre uma distância de 3 750 m. Com base na velocidade de propagação do som na água, quanto tempo essa onda leva para percorrer essa distância?

A prevenção de acidentes em minas subterrâneas é uma prioridade na indústria mineral brasileira. Em uma mina de ferro em Minas Gerais, engenheiros de segurança utilizam um sistema de alerta baseado na detecção de ruídos que podem indicar movimentações perigosas de rochas ou desabamentos iminentes.

O sistema funciona por meio de sensores acústicos posicionados estrategicamente. Durante um teste de calibração, técnicos posicionaram dois sensores: o sensor A a 680 metros do ponto de origem de um som de teste, e o sensor B a 1020 metros do mesmo ponto. Considerando que a velocidade do som no interior da mina é de 340 m/s devido às condições específicas de temperatura e umidade, os engenheiros precisam calcular a diferença de tempo entre a chegada do som nos dois sensores.

Essa informação é fundamental para triangular a localização exata de eventuais problemas estruturais na mina e acionar os protocolos de evacuação.

A diferença de tempo entre a chegada do som no sensor A e no sensor B é de:

O mapeamento do fundo oceânico é fundamental para a exploração sustentável dos recursos marinhos brasileiros e para a proteção dos ecossistemas costeiros. O Brasil possui uma das maiores zonas econômicas exclusivas do mundo, com mais de 4,5 milhões de km² de área marítima, onde se encontram importantes reservas de petróleo na camada pré-sal.

Durante uma expedição de pesquisa oceanográfica realizada pela Petrobras em águas profundas da Bacia de Santos, um navio equipado com sonar de alta precisão realiza o mapeamento batimétrico para identificar estruturas geológicas adequadas à perfuração. O sonar emite pulsos ultrassônicos que viajam através da água salgada até o fundo do mar e retornam como eco, permitindo determinar a profundidade com precisão milimétrica.

Em determinado ponto da pesquisa, o pulso ultrassônico leva exatamente 3,0 segundos para completar o trajeto de ida e volta até o fundo oceânico. Considerando que a velocidade do som na água salgada nessa região é de aproximadamente 1500 m/s, a profundidade do oceano neste local é de: