Velocidade Do Som

Existem várias tipos de onda na natureza, que podem ser classificadas como longitudinais ou transversais de acordo com a relação entre a direção de vibração e direção de propagação. O som é um tipo de onda mecânica e longitudinal, já que necessita de um meio material para se propagar, e essa propagação se dá paralelamente à sua vibração.

É possível perceber as propriedades do som ao analisar sua propagação em diferentes tipos de materiais. Uma propriedade que pode ser analisada é a velocidade, que depende do meio em que a onda está. Pode-se verificar esse fenômeno observando um pulso que percorre uma barra metálica quando esta é solta verticalmente atingindo o chão e voltando a sua posição inicial.

Ao soltar a barra é produzido o pulso quando a mesma se choca com o solo. Este pulso percorre todo o comprimento da barra até atingir uma de suas extremidades na qual ele reflete e retorna à sua extremidade de origem, exercendo uma força contra o piso que, por ação e reação, impulsiona a barra verticalmente para cima.

Percebe-se que, durante o processo, a barra permanece em contato com o chão. O tempo gasto pode ser utilizado para calcular a velocidade do pulso sendo considerada a distância percorrida pelo pulso como o dobro do comprimento da barra. Logo se tem:

v= d/tc  v = 2l/tc,

onde l é o comprimento da barra e tc é o tempo gasto.

Porém, como tc é muito pequeno, não pode ser medido a olho nu, sendo necessário outro método para medi-lo. Um método possível é utilizando circuito composto por uma resistência, um capacitor carregado, um voltímetro e a barra como chave. Quando a barra é solta e entra em contato com uma base conectada ao circuito, ela o fecha, fazendo com que o capacitor descarregue e alimente a resistência.

A voltagem inicial e a final (depois que a barra perde o contato com a base e abre o circuito) do capacitor, se relacionam de acordo com a seguinte fórmula:

Vf = Vi.e-(t/τ), (i)

onde t é o tempo de contato da barra com a base e τ é a constante de tempo do circuito (τ = R.C * R é a resistência total e C é a capacitância total do circuito).

Considerando que t = tc, pode-se assim calcular a velocidade do pulso.