Letra D Show
A relação entre período e frequência é dada por: Atribuindo os valores presentes no enunciado, temos: Agora vamos fazer a multiplicação cruzada dos termos: Encontramos assim a frequência de oscilação de 2 Hz. Em seguida, devemos utilizar a relação de dispersão das ondas para calcular sua velocidade de propagação: Atribuindo os valores informados pelo enunciado do exercício, temos: Logo, a velocidade de propagação dessa onda é de 0,40 m/s. Para calcular a frequência angular, utilizamos a seguinte relação: Encontramos, portanto, a frequência angular de 4π rad/s. Velocidade do som é a rapidez que o som, que é uma perturbação do meio e classificado como uma onda mecânica, tem para percorrer um espaço em determinado tempo. A velocidade do som é a rapidez que o som tem para percorrer um espaço em um determinado tempo. O som é uma onda mecânica, precisa de um meio para se propagar, como a água e o ar, por isso, não se propaga no espaço (vácuo). Ondas são perturbações no espaço, e possuem:
A velocidade de uma onda é calculada pelas equações: V = λ . f ou V = λ/T, e a unidade de medida é m/s. Essa velocidade depende do meio: em meios gasosos, a velocidade é menor que em meios sólidos. Quando objetos estão se movendo de modo próximo ou superior à velocidade do som no ar (20°), 344 m/s, é relacionada uma grandeza chamada mach, a fim de informar a rapidez desses objetos em relação ao som. Leia também: Qual é a diferença entre a velocidade da luz e a velocidade do som? Resumo sobre a velocidade do som
Não pare agora... Tem mais depois da publicidade ;) Cálculo da velocidade do somUtilizando a equação geral das ondas para encontrar a velocidade do som, é necessário descobrir sua frequência (f), quantas oscilações ocorrem por segundo, e seu comprimento da onda (λ), que é o tamanho de um ciclo de onda: V = λ . f V: velocidade da onda (m/s) λ: comprimento de onda (m) f: frequência da onda (Hz ou m-1) Essa velocidade também pode ser encontrada pelo período da onda (T), que é o tempo para formar-se uma oscilação: T: período de onda (s) Velocidade de propagação do som em diferentes meiosA velocidade do som pode se alterar dependendo:
Esse processo chama-se refração, quando uma onda muda o meio de propagação e, por conta do material, sua velocidade aumenta ou diminui. Outro fator que pode alterar a velocidade do som é a temperatura. No ar, a 0 °C, a velocidade do som é em torno de 331,45 m/s, enquanto, a 25 °C, é de 298,15 m/s. Para calcular essa diferença, basta utilizar a temperatura do ar a 0 °C e a velocidade nesse estado, e você achará a velocidade em outras temperaturas. Utilizando a temperatura 0 °C em kelvin (K), 273,15 K, por meio da seguinte equação, podemos determinar a velocidade do som em diferentes temperaturas do ambiente: V: velocidade do som no meio (m/s) T: temperatura em que queremos comparar a velocidade (K) T0: temperatura 0 °C em kelvin (K) Utilizando como exemplo a temperatura 40 °C (313,15 K): Tabela com a velocidade do som em diferentes meios:
Leia também: 5 coisas que você precisa saber sobre o som Velocidade do som em machQuando um objeto atinge ou ultrapassa a velocidade do som no ar, 344 m/s ou 1224 km/h, começamos a tratá-lo como supersônico, e a grandeza para falar dessas velocidades altas é o mach. O mach é uma grandeza adimensional (não tem unidade de medida) e é encontrado pela razão (divisão) da velocidade do objeto (V0) pela velocidade do som (Vs). M: mach V0: velocidade do objeto (m/s ou km/h) Vs: velocidade do som (m/s ou km/h) Quando esse objeto chega à velocidade do som, dizemos que ele está em mach 1. Se esse objeto viaja a uma velocidade duas vezes maior que a do som, dizemos que ele está em mach 2, e assim por diante com os múltiplos da velocidade do som. Quais as características do som?Nem todo som é capaz de ser captado pelos ouvidos humanos. A capacidade dos nossos ouvidos está entre as frequências de 20 Hz e 20 mil Hz. Sons com frequências menores que 20 Hz são conhecidos como infrassom, já os com frequência acima dos 20 mil Hz são chamados ultrassons. Animais como morcegos, golfinhos e gatos são capazes de perceber sons ultrassônicos, entre 60 Hz e 150.000 Hz. Animais como o cão conseguem perceber sons infrassônicos, entre 15 Hz e 50.000 Hz. Equipamento de ultrassom, capaz de emitir frequências sonoras não perceptíveis pelos ouvidos humanos.Em relação à acústica, quando trabalhamos com o som, além das características da onda mecânica que ele possui: amplitude (A), comprimento de onda (λ), frequência (f), período (T) e velocidade (V), o som possui características fisiológicas: o timbre, a intensidade e a altura. O timbre é o que permite diferenciar notas iguais em diferentes instrumentos, por exemplo, ele é o responsável por determinarmos diferentes fontes sonoras. A intensidade está relacionada com a energia transmitida pela onda sonora. Essa energia é vista pela amplitude da onda, quanto mais alta a onda, maior a intensidade. A altura está relacionada com a frequência da onda. Quando a frequência é alta, o som é agudo, e quando a frequência é baixa, o som é grave. Efeito doppler: ao se aproximar do observador, a frequência de onda da fonte aumenta; já quando o observador se afasta da fonte, a frequência diminui.Dependendo da fonte e do observador de ondas sonoras, a frequência recebida/emitida varia, isso é conhecido como efeito doppler, em homenagem ao físico Christian Doppler. Se a fonte sonora se aproxima do observador, a frequência da onda aumenta, diminuindo o comprimento de onda, e, assim, o observador escuta um som mais agudo. Se a fonte sonora se afasta do observador, a frequência da onda diminui, aumentando o comprimento de onda, e, assim, o observador escuta um som mais grave. Leia também: Por que o som não se propaga no espaço? Barreira do somO limite que um objeto pode se locomover antes de atingir a velocidade do som é o que conhecemos como barreira de som. Ao ultrapassar a velocidade do som, os objetos comprimem o ar e aumentam a pressão que está ao seu redor, causando uma onda de choque. Avião supersônico (aeronave capaz de ultrapassar a velocidade do som) no instante em que a barreira contra o som é quebrada.Os primeiros aviões a ultrapassarem a barreira faziam isso em queda livre. O primeiro voo supersônico foi realizado em 14 de outubro de 1947, pelo americano Chuck Yeager, pilotando um Bell X-1. Videoaula sobre a diferença entre a velocidade da luz e a velocidade do somExercícios resolvidos sobre a velocidade do somQuestão 1 - (UFSM)O som é uma onda mecânica longitudinal percebida por muitos seres vivos e produzida por vibrações mecânicas, as quais podem ser induzidas por causas naturais, como o vento. O objeto que, ao vibrar, produz um som, é chamado de fonte sonora. Uma certa fonte sonora, vibrando com frequência de 480 Hz, produz uma onda sonora que se desloca no ar, com velocidade de módulo 340 m/s, num referencial em que o ar está parado. Se a mesma fonte vibrar com frequência de 320 Hz, o módulo da velocidade de propagação da onda sonora correspondente, no ar, em m/s, é: A) 113,3 B) 226,7 C) 340 D) 510 E) 1020 Resolução Alternativa C. Como a fonte sonora é a mesma e permanece no ar (não muda o meio nem a temperatura nem a elasticidade), a velocidade para outra frequência é a mesma. Questão 2 - (UFABC 2015) Peritos utilizam técnica arqueológica para descobrir conexões clandestinas de água em postos de gasolina. Usado para descoberta de nichos arqueológicos, o geo-radar prova que é uma excelente tecnologia para detectar conexões clandestinas de água em postos de gasolina. Enquanto passeia sobre o pátio, o geo-radar capta informações que são visualizadas na tela de um computador, de modo semelhante a uma ultrassonografia. Apesar da semelhança do geo-radar com o ultrassom, as ondas emitidas por esses aparelhos guardam extremas distinções, já que, para o primeiro, são utilizadas ondas eletromagnéticas, enquanto o segundo utiliza ondas mecânicas. Com respeito a essas formas de ondas, analise: I. Uma onda mecânica apenas se propaga em meios materiais; II. A lei que determina a velocidade de propagação da onda eletromagnética, em função do comprimento de onda e da frequência da onda, não se aplica a ondas mecânicas; III. A reflexão, a refração e a difração são fenômenos que ambas as formas de onda podem sofrer. É correto o contido em: A) I, apenas. B) II, apenas. C) I e III, apenas. D) II e III, apenas. E) I, II e III. Resolução Alternativa B. A única alternativa incorreta é a II, já que todos os tipos de onda possuem comprimento de onda e frequência de onda, independentemente se é eletromagnética ou mecânica. Qual é a equação da velocidade de onda em relação a sua frequência e seu período?A frequência e o período se relacionam pelo inverso um do outro. Com a equação fundamental da ondulatória, é possível encontrar a velocidade de propagação da onda: v = λ . f.
Qual a equação da velocidade da onda?A velocidade de uma onda é calculada pelas equações: V = λ . f ou V = λ/T, e a unidade de medida é m/s. Essa velocidade depende do meio: em meios gasosos, a velocidade é menor que em meios sólidos.
Como calcular a frequência e a velocidade de uma onda?Divida a velocidade pelo comprimento de onda.
Divida a velocidade da onda, V, pelo comprimento de onda convertido em metros, λ, para encontrar a frequência, f.
Qual a relação entre a frequência e o período de uma onda?O período é o inverso da frequência, consequentemente, a velocidade da onda também pode ser escrita como a razão entre o comprimento de onda e o período de formação dela. Veja um exemplo de cálculo a seguir.
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