Som
Onda
Amplitude
Fase
Frente de onda
Frequência fundamental
Harmônica
Frequência
Hertz
Altura tonal
Oitava
Velocidade do som
Efeito Doppler
Representação de uma onda longitudinal.

Velocidade do som é a velocidade de propagação de uma onda sonora. A onda sonora é uma onda mecânica longitudinal que necessita de um meio para se propagar, a passagem de qualquer onda sonora produz uma pequena variação de pressão no meio em que se propaga produzindo um deslocamento no fluido, deslocamento tal que muda a densidade do fluido. Essa cadeia de eventos é cíclica, dependendo de uma perturbação no meio para iniciar, por exemplo: Um raio ou a vibração das cordas vocais.

Para clarificar a ideia pode-se fazer a analogia com uma mola que possui dois movimentos: um de compressão e distensão em torno do seu eixo de referência e outro movimento no espaço. A velocidade do som em um fluido depende da pressão e da densidade do fluido no meio.[ carece de fontes ?]

Em instrumentação pode-se utilizar este princípio para medir com boa exatidão distâncias entre obstáculos, assim: conhecendo-se a velocidade de propagação de um sinal (normalmente ultra-som no ar) é possível medir o tempo que ele gastou a percorrer um determinado espaço. Com este valor é simples calcular a distância percorrida. Utilizam-se sensores especiais que emitem o sinal em forma de pulso (ultra-som) e os recebe de volta (eco). Um sistema microprocessado pode calcular o tempo gasto (normalmente milissegundos).[ carece de fontes ?]

Equação

Usando as relações entre densidade-pressão e deslocamento-densidade podemos obter uma equação de propagação das ondas.

O deslocamento produz uma variação de densidade .

, onde é a densidade inicial.

Esta produz uma variação de pressão .

Obedecendo a equação de movimento obtem-se:

Prosseguindo tem-se a equação de ondas:

Com a velocidade de propagação dada por:

Consequências da variação de altitude

Na atmosfera o fator que afeta a velocidade do som é a temperatura. Quando a temperatura diminui com o aumento de altitude o som é refratado para cima criando uma sombra acústica. A diminuição da velocidade do som é o gradiente negativo da velocidade do som. Na estratosfera a velocidade do som aumenta devido ao aumento da temperatura no interior da camada de ozônio, criando um gradiente positivo.

Velocidade do som no ar

A variação da velocidade do som c em função da temperatura do ar, é calculada segundo a fórmula: , onde 331,45 é a velocidade do som (m/s) com a temperatura do ar a 0 graus Celsius (273,15 kelvin), é a temperatura do ar (considerando-se o ar seco) e 273,15 é a temperatura kelvin (equivalente a 0 °C).

Abaixo, a tabela de correspondência entre a temperatura do ar , velocidade do som c e C, massa específica do ar ρ e impedância acústica Z.

Influência da temperatura do ar na velocidade do som
em °C (K) c em m/s C em km/h ρ em kg/m³ Z em N·s/m³
-30 °C (243,15 K) 312,7 1.171,4 1,438 453,4
-25 °C (248,15 K) 315,9 1.171,4 1,413 449,1
-20 °C (253,15 K) 319,1 1.171,4 1,388 444,8
-15 °C (258,15 K) 322,2 1.171,4 1,363 440,6
-10 °C (263,15 K) 325,3 1.171,4 1,339 436,5
-5 °C (268,15 K) 328,4 1.182,6 1,316 432,4
0 °C (273,15 K) 331,5 1.193,4 1,293 428,3
5 °C (278,15 K) 334,5 1,204,2 1,269 424,5
10 °C (283,15 K) 337,5 1.215,0 1,247 420,7
15 °C (288,15 K) 340,5 1.226,0 1,225 417,0
20 °C (293,15 K) 343,4 1.237,0 1,204 413,5
25 °C (298,15 K) 346,3 1.246,7 1,184 410,0
30 °C (303,15 K) 349,2 1.257,12 1,164 406,6

Velocidade de propagação em diferentes materiais

  • Borracha: 60 m/s
  • Chumbo: 1210 m/s
  • Ouro: 3240 m/s
  • Vidro: 4540 m/s
  • Cobre: 4600 m/s
  • Alumínio:6320 m/s

Número Mach

Uma aeronave F/A-18 Hornet quebra a barreira do som sobre o Oceano Pacífico.
Ver artigo principal: Número de Mach

O número mach é uma unidade relativa que expressa a razão entre a velocidade de um objeto e a velocidade do som. Sendo assim um avião que se move com mach 2 está com velocidade igual a duas vezes a velocidade do som.


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