Pesquisa de Físico-química 11º Ano

Variáveis que influenciam a velocidade de propagaçãodo som no ar; Métodos utilizados para determinar a velocidade da luz

André da Silva nº 4 11º B

Variáveis que influenciam a velocidade de propagação do som no ar

Como sabemos, o som é resultado de vibrações das partículas do ar. As ondas sonoras chegam aos nossos ouvidos momentos depois de terem sido emitidas. As ondas sonoras que produzem o som, movimentam-se através das partículas do ar, e esse movimento tem uma certa velocidade. A velocidade do som pode ser variável e depende do meio que as ondas sonoras atravessam. O som pode ser transmitido através de vários meios, sejam eles sólidos, líquidos e gasosos, ou seja, o ar. No ar, a velocidade do som depende da temperatura, pressão atmosférica, densidade e da humidade do meio, apesar de a humidade ter um efeito praticamente insignificativo na variação da velocidade do som (pode levar a um aumento da velocidade de 0,1 até 0,6% apenas). A temperatura é um factor extremamente importante. Como sabemos da química, quanto maior for a temperatura do ar, maior é a agitação das moléculas do mesmo. A agitação das moléculas do ar, favorece a propagação do som, e assim, quanto mais agitadas estiverem, com mais facilidade o som se propaga e mais velocidade alcança. Sendo o movimento das moléculas mais rápido no ar quente, colidem entre si mais vezes

num certo intervalo de tempo, portanto, podem transmitir um pulso em menor tempo. Por exemplo, o som próximo da superfície da terra e numa temperatura normal, é de cerca de 337m/s, mas a uma altura de 8.000m, onde a temperatura é muito baixa, o som propaga-se à velocidade de 293m/s. Essa Velocidade varia em 0,55m/s para cada grau de temperatura acima de zero.A pressão atmosférica vária com a altitude em relação ao mar. Quanto maior for essa pressão, maior é a velocidade do som, ou seja, quanto mais altos estivermos em relação ao nível do mar, maior será a velocidade propagação do som. Já a densidade tem um efeito na velocidade do som oposto, quanto maior for a densidade do ar, menor é a velocidade do som. Estes dois factores, no caso de o som atravessar um chamado gás ideal, anulam-se pois a pressão e a densidade são proporcionais e se a temperatura desse gás (neste caso o ar) for constante. Assim, no caso de o som se propagar no ar, a velocidade dele apenas depende da temperatura do gás. Sendo que o nosso ar é considerado um gás quase ideal, podemos concluir que a velocidade do som apenas depende da temperatura, com a humidade a poder, apesar de forma pouco significativa, fazer variar a velocidade do som.

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Métodos utilizados para determinar a velocidade da luz

O primeiro homem a tentar determinar a velocidade da luz faz Galileu. Ele utilizou um método muito simples. O seu método era destapar uma lâmpada que enviava um sinal luminoso a um assistente que estaria a uma determinada distância. Quando esse assistente visse a luz, ele destaparia uma segunda lâmpada, enviando por sua vez um sinal luminoso como retorno. O intervalo de tempo entre o envio do primeiro sinal e a recepção do sinal de retorno, para a distância entre os dois intervenientes na experiência, iria determinar a velocidade da luz. Mais tarde, Olaus Römer observou que as épocas dos eclipses dos satélites de Júpiter sofriam variações consoante a variação da distância da Terra a Júpiter. Com base nisso, conseguiu determinar um valor para a velocidade da luz, obtendo o valor de 220.000 km/s, valor aceitável, visto que na altura não se sabia ao certo a distância entre Terra e Júpiter. Após Olaus Römer ter determinado pela primeira vez a velocidade da luz, ainda aperfeiçoou o seu método, conseguindo obter um resultado de 350.000 km/s. Mais tarde, Fizeau apresentou o método da roda dentada. Este método consistia em fazer a luz passar entre as fendas de um disco dentado que girava rapidamente. Um espelho situado a 8 km de distância reflectia esses pulsos de luz de volta ao disco. Adequando a velocidade desse disco, conseguia-se fazer a luz reflectida penetrar pela fenda seguinte àquela por onde saíra. Considerando o tempo de deslocamento de duas fendas e a distância total percorrida pela luz, pôde-se determinar a velocidade desta. Foucault conseguiu com base no método de Römer, após o ter aperfeiçoado, obter um resultado ainda mais próximo do valor real da velocidade da luz. Hoje, com a tecnologia que temos ao nosso dispor, é possível determinarmos a velocidade da luz com um simples microondas. É um método muito simples, basta colocar dentro do microondas, um bocado de chocolate (não muito grande) e deixar aquece-lo a uma baixa temperatura. Para que este método funcione, o microondas não poder ter sistema de rotação e espelho giratório. Quando o chocolate começar a ficar derretido em alguns pontos, tira-se o chocolate do microondas, e mede-se a distância entre alguns desses pontos, fazendo a média de distâncias. O resultado dessa média deverá ser mais ou menos entre 10 a 15 centímetros. Este valor corresponde ao comprimento de onda (L) da radiação de microondas do forno. Com o conhecimento da frequência das microondas do forno, podemos calcular a velocidade das ondas. Como c= f x L , basta multiplicar o comprimento de onda pela sua frequência e obtemos um valor muito próximo do valor real da velocidade da luz.

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Bibliografia

http://www.newton.dep.anl.gov/askasci/phy00/phy00999.htm

http://galileu.globo.com/edic/94/sem_duvida1.htm

http://en.wikipedia.org/wiki/Speed_of_sound

http://pt.wikipedia.org/wiki/Velocidade_do_som

http://www.grc.nasa.gov/WWW/K-12/airplane/sound.html

http://www.fct.ualg.pt/fisica/PDFdoc/Leis_dos_Gases_Ideais.pdf

http://www.sengpielaudio.com/calculator-speedsound.htm

http://www.astro.110mb.com/velocidadedaluz.html

http://www.physicsforums.com/archive/index.php/t-174125.html

http://audiolist.org/forum/kb.php?mode=article&k=166

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