Conteúdos a Lecionar:

Os sons propagam-se através dos meios que nos rodeiam, sejam eles sólidos, líquidos ou gasosos. Podem efetuar-se três experiências, que, ainda que simples, evidenciam que as ondas sonoras propagam-se nestes meios:

Propagação do Som: No Ar (Gases), na Água (Líquidos) e nos Ossos (Sólidos)

Contudo a propagação das ondas sonoras efetua-se com rapidez desigual, através dos diferentes meios materiais, devido às diferenças estruturais entre eles. De uma forma geral, as ondas sonoras propagam-se mais rapidamente nos sólidos do que nos líquidos, e mais rapidamente nos líquidos do que nos gases.

Observa-se com facilidade, no desempenho das tarefas do dia a dia, a propagação dos sons nos diferentes meios materiais.

Propagação do Som: O Som propaga-se em diferentes meios do nosso dia a dia

As ondas sonoras não se propagam no vazio. Por exemplo, na Lua, onde praticamente não existe atmosfera, as ondas sonoras não se propagam, sendo este um mundo silencioso. Por isso, na Lua, os astronautas apenas falam por rádio.

Propagação do Som: O Som não se Propaga na Lua

Esta situação pode ser recriada com a ajuda de uma bomba pneumática numa experiência onde se retira parcialmente o ar do interior de uma campânula na qual se encontra um relógio despertador. Inicialmente é possível ouvir o relógio despertador a tocar no interior da campânula. Mas ao ligar-se a máquina pneumática, que retira parcialmente o ar do interior da campânula, ouve-se o som cada vez mais atenuado. Quando existir vácuo suficiente deixará de se ouvir o relógio despertador.

A propagação do som num meio sólido é, em geral, mais rápida do que num líquido, e neste, mais rápida do que num gás.

Propagação do Som: Exemplos de Velocidades do Som em diferentes Meios

Assim, o valor da velocidade do som é diferente conforme o material onde o som se propaga. As velocidades do som em alguns meios materiais são as seguintes:

No caso do ar, as ondas sonoras são mais rápidas no ar quente do que no ar frio. Assim, a velocidade de propagação do som depende da temperatura do ar.

Propagação do Som: Velocidades do Som a diferentes Temperaturas

A temperatura do meio apenas influi na velocidade de propagação do som nos gases. Outras grandezas, como a pressão e a humidade, têm efeitos desprezáveis.

Propagação do Som: A Velocidade do Som pouco varia com a Temperatura nos Sólidos

A Barreira do Som:

Os aviões supersónicos ultrapassam a velocidade do som no ar. Atingem velocidades superiores a 1200 km/h. Quando o avião ultrapassa a velocidade do som, rompe a barreira e produz frentes sonoras que acabam por convergir num cone. É este cone sonoro que soa como um estrondo bastante violento.

Propagação do Som: Formação da Barreira Sónica

Chuck Yeager, um major da Força Aérea dos Estados Unidos, foi a primeira pessoa a quebrar a barreira do som num vôo horizontal no dia 14 de outubro de 1947, pilotando um Bell X-1 experimental e alcançando Mach 1 a uma altitude de 15000 m.

Propagação do Som: Barreira do Som

A que distância estará uma Trovoada?

Num dia de trovoada podem ocorrer raios. Um raio é uma descarga elétrica que resulta do contacto entre nuvens e a Terra ou entre nuvens. A descarga é visível a olho nu, com trajetórias sinuosas e de ramificações irregulares às vezes com muitos quilômetros de distância até ao solo. Este fenômeno produz um clarão conhecido como relâmpago e também uma onda sonora chamada trovão.

Propagação do Som: O Som do Trovão

Assim, num dia de trovoada pode ouvir-se o trovão que, por regra, acontece após observar-se o relâmpago. Por exemplo, se a trovoada estiver distante, o intervalo de tempo que decorre entre os dois acontecimentos pode demorar vários segundos. Este facto mostra que a velocidade do som no ar é muitíssimo menor do que a da luz.

Propagação do Som: Determinar a que distância caiu um raio (relâmpago)

O ribombar dos trovões resulta do som produzido durante as descargas eléctricas. Quando se detecta este som, o tempo que entretanto passou desde o aparecimento do clarão permite determinar a distância a que ocorreu a descarga do relâmpago. Para isso, basta ter em conta a velocidade de propagação do som no ar.

Propagação do Som: Aplicações para Telemóveis que calculam a distância caiu um raio

Atualmente existem inúmeras aplicações para telemóveis que, utilizando este príncipio, calculam a distância a que "caiu" o raio eléctrico e até obter a sua possível geolocalização.

Propagação do Som: Outros exemplos de Aplicações para Telemóveis (distância a que caiu um raio)

Sempre que se forma trovoada com raios, deve procurar-se abrigo. Nestas situações deve ser evitada a proximidade com a água e objectos altos, (como árvores ou postes), objectos metálicos e eletrodomésticos, mesmo dentro de casa. Ao ar livre, o lugar mais seguro para ficar em caso de raios é dentro de um objeto metálico fechado, como um carro ou um avião.

Propagação do Som: Posição Preventiva de Segurança em caso de queda de raios eléctricos

Se surpreendidos pela rápida formação de raios, e no caso de perigosa aproximação dos mesmos, e sem a possibilidade de encontrar abrigo deve adoptar-se a posição de segurança, procurando estar em cima de uma mochila, ou na falta desta, em cima de uma pedra que esteja sobre outras pedras ou rochas.

Propagação do Som: Posição Preventiva de Segurança: Raios Eléctricos

O ribombar do trovão deve-se á formação de várias ondas sonoras em cada uma das ramificações do clarão:

Propagação do Som: Trovoada: Ribombar do Trovão

Determinar a Velocidade do Som:

Existem experiências para determinar a velocidade de propagação do som no ar, a uma dada temperatura como por exemplo a utilização de dois microfones e uma interface, ligada a um computador:

Propagação do Som: Determinação Experimental da Velocidade do Som no Ar

O objectivo é, depois de provocar um som, ler o intervalo de tempo que o som demora a percorrer a distância entre os microfones. Com a medição dessa distância com uma fita métrica (por exemplo), é possível calcular a velocidade de propagação do Som à temperatura do laboratório, (Temperatura do Ar).

Propagação do Som: Determinação da Velocidade do Som no Ar com o Osciloscópio

Em alternativa ao interface, pode utilizar-se um osciloscópio ou outro tipo de montagem experimental. Em qualquer dos casos, o mesmo princípio prevalece: ler o intervalo de tempo que o som demora a percorrer uma dada distância.

Propagação do Som: Outros Processos de Determinação da Velocidade do Som no Ar