Velocidade do Som

Rosimar Gouveia

A velocidade do som no ar, ao nível do mar, em condições normais de pressão e com temperatura de 20 ºC é de 343 m/s, que corresponde a 1234,8 Km/h.

Já a velocidade do som na água, a uma temperatura de 20 ºC, é de 1450 m/s, o que corresponde a cerca de quatro vezes mais que no ar.

O estado físico dos materiais influencia na velocidade do som, sendo que se propaga mais rapidamente nos sólidos, depois nos líquidos e mais lentamente nos gases.

A velocidade do som sofre ainda a influência da temperatura, de forma que quanto mais elevada ela for, mais rapidamente o som se propaga.

Barreira do som

Quando um avião atinge uma velocidade muito alta, surgem ondas de pressão que se deslocam com a velocidade do som.

Se a velocidade do avião se aproximar da velocidade de Mach 1, ou seja, apresentar a mesma velocidade das ondas de pressão, ele passará a comprimir essas ondas.

Nesta situação, o avião se desloca junto com o seu som. Essas ondas vão se acumulando na frente do avião e cria-se uma verdadeira barreira de ar, que dá-se o nome de barreira do som.

Ao alcançar uma velocidade supersônica, uma onda de choque é produzida devido ao acúmulo de ar comprimido. Essa onda de choque ao atingir a superfície, produz um forte estrondo.

Quebrando a barreira do som
Caça F-18 quebrando a barreira do som

O Som no Vácuo

O som é uma onda, ou seja, é uma perturbação que se propaga em um determinado meio e não transporta matéria, apenas energia.

As ondas sonoras são ondas mecânicas, assim necessitam de um meio material para transportar energia. Portanto, o som não se propaga no vácuo.

Ao contrário do som, a luz se propaga no vácuo porque não é uma onda mecânica, mas eletromagnética. O mesmo ocorre com as ondas de rádio.

Quanto a direção de propagação, o som é classificado como uma onda longitudinal, pois a vibração ocorre na mesma direção do movimento.

Velocidade do som
O som é uma onda mecânica, por isso não se propaga no vácuo

Velocidade do Som em Diferentes Meios

A velocidade de propagação do som depende da densidade e do módulo da elasticidade volumétrica do meio.

Nos gases em particular, a velocidade depende do tipo de gás, da temperatura absoluta do gás e de sua massa molar.

Na tabela abaixo, apresentamos o valor da velocidade do som para diferentes meios.

Tabela da velocidade do som

Velocidade do Som no Ar

Conforme vimos, a velocidade do som em um gás sofre a influência da temperatura.

A seguinte fórmula pode ser usada para indicar uma boa aproximação do valor da velocidade do som no ar, em função da temperatura:

v = 330,4 + 0,59T

Onde,

v: velocidade em m/s
T: temperatura em graus Celsius (ºC)

Na tabela abaixo, apresentamos os valores da variação da velocidade do som no ar em função da temperatura.

Variação da velocidade do som em função da temperatura

Características do Som

Os sons audíveis aos ouvidos humanos variam entre 20 e 20 mil Hz. Sons situados abaixo dos 20 Hz são chamados de infrassom, já os com frequência acima dos 20 mil Hz são classificados como ultrassons.

As qualidades fisiológicas do som são: o timbre, a intensidade e a altura. O timbre é a que nos permite distinguir diferentes fontes sonoras.

Já a intensidade está relacionada com a energia da onda, ou seja, sua amplitude. Quanto maior a intensidade, maior o volume do som.

A altura do som depende de sua frequência. Quando a frequência é alta o som é classificado como agudo e quando a frequência é baixa o som é grave.

Medidas da Velocidade do Som

As primeiras medidas da velocidade do som foram feitas por Pierre Gassendi e Marin Mersenne, no século XVII.

No caso de Gassendi, ele mediu a diferença de tempo entre detectar o disparo de uma arma e ouvir o seu estrondo. Contudo, o valor encontrado foi muito alto, cerca de 478,4 m/s.

Ainda no século XVII os físicos italianos Borelli e Viviani, usando a mesma técnica, encontraram 350 m/s, um valor bem mais próximo do real.

O primeiro valor preciso da velocidade do som foi obtido pela Academia de Ciências de Paris, em 1738. Nesse experimento, foi encontrado o valor de 332 m/s.

A velocidade do som na água foi medido pela primeira vez pelo físico suíço Daniel Colladon, em 1826. Ao estudar a compressibilidade da água, ele encontrou o valor de 1435 m/s.

Rosimar Gouveia
Rosimar Gouveia
Bacharel em Meteorologia pela Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ) em 1992, Licenciada em Matemática pela Universidade Federal Fluminense (UFF) em 2006 e Pós-Graduada em Ensino de Física pela Universidade Cruzeiro do Sul em 2011.