Quanto maior for a densidade de um meio maior será a velocidade do som?

A velocidade da propagação da onda depende de duas características do meio:

Densidade: refere-se à quantidade de massa existente em uma porção unitária do meio. É medida em kg/m, kg/m2, ou kg/m3.
Elasticidade: toda vez que uma parte do meio é deslocada de sua posição de equilíbrio ou repouso por um agente externo, surge uma força que tende a trazer essa parte para a posição inicial.

Numa corda, a velocidade de propagação de uma onda é proporcional à raiz quadrada da tensão e inversamente proporcional à raiz quadrada da densidade. Ou seja, aumentenado-se a tensão, aumenta-se a velocidade da propagação e aumentando-se a densidade da corda, a velocidade diminui.

Para uma corda, a velocidade de propagação é dada por:

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Veja também:
Quanto maior a densidade maior a velocidade do som?
Em que meio a velocidade do som é maior?
Quanto menos denso maior a velocidade do som?
Quanto menor for a densidade de um bem maior será a velocidade do som por isso as ondas sonoras Propagam

Em uma superfície, se o meio é homogêneo e a velocidade de propagação é igual em todas as direções, as ondas serão circulares e suas frentes (wave fronts) estarão separadas por um comprimento de onda (

Propagação em uma Superfície homogênea

Para um gás, a velocidade pode ser dada por

, onde

é uma constante (1,4 para o ar); p é a presão(newton/m2) e

a densidade(kg/m3).

A uma temperatura de 0° celsius, e pressão de 1.013x105 newtons/m2 a velocidade de propagação do som é de 331,5 m/s.

Quando a temperatura sobe, o gás se expande, a pressão se mantém e a densidade diminui e portanto a velocidade aumenta. Esse aumento é aproximadamente da ordem de 0,6 metros por segundo para cada grau centígrado. Por exemplo, para se achar a velocidade a uma temperatura de 20°, soma-se (0,6x20) à tempratura a 0°:

(0,6x20) + 332 = 344 m/s

A relação

em um gás ideal é proporcional à temperatura absoluta tA definida como:

(graus Kelvin), onde tC é a temperatura centigragrada.

Embora o ar não seja um gás ideal, pode-se expressar a velocidade das ondas sonoras pela expressão:

A variação de pressão não influencia a velocidade, apesar da equação

levar a pressão em conta. Isso porque quando a pressão aumenta, a densidade (e a elasticidade) aumenta proporcionalmente (se a temperatura permance constante). Nos líquidos, a velocidade é muito maior porque o aumento de densidade é compensado por um aumento na elasticidade.

Veja também:

Propagação de Ondas

9 de agosto, 2015 às 11:16 | Postado em Acústica, Ondas eletromagnéticas, Ondas mecânicas, Óptica

Olá, Recentemente li um comentário em um site sobre física dizendo que a luz se movimenta com velocidades maiores quanto menor a densidade do meio, e que o som faz o oposto. Minha dúvida é a seguinte: se o som se move mais rapidamente quão mais denso é um corpo, qual seria a velocidade máxima de uma onda sonora? Como se relaciona à velocidade da luz, sabendo que nenhuma velocidade no universo pode ser maior que c?

Respondido por: Prof. Fernando Lang da Silveira - www.if.ufrgs.br/~lang/

A rapidez (velocidade) do som – v – depende de duas propriedades MECÂNICAS do meio: a densidade de massa do meio – d – e o módulo de elasticidade volumétrica do meio – K – conforme abaixo.

Portanto quando a densidade do meio aumenta, caso o coeficiente de compressibilidade volumétrico pudesse se manter inalterado, a rapidez de propagação do som diminuiria.

Se em meios mais densos o som se propaga mais rapidamente do que em meios menos densos – por exemplo no alumínio a cerca de 5 km/s e na água a 1,5 km/s – tal não se deve a que a água é menos densa do que o alumínio mas ao fato de que a água tem menor módulo de elasticidade volumétrica (é mais compressível) do que o alumínio, compensando o fato de a densidade do alumínio ser maior do que a da água.

Então a afirmação usual de que “o som se move mais rapidamente quão mais denso é um corpo” está equivocada pois a razão para tal não se encontra na densidade. E para completar, em gases a densidade é irrelevante, conforme está notado em Dúvida sobre o salto do Felix Baumgartner.

A rapidez de propagação da luz em meios materiais depende do índice de refração do meio e este das propriedades eletromagnéticas do meio – perrmissividade elétrica e permeabilidade magnética – que por sua vez não possuem uma relação necessária com a densidade.

Finalmente é importante destacar que som e luz são radiações de natureza diferente. O som é uma onda mecânica longitudinal e a luz é uma onda eletromagnética. Ondas sonoras podem alcançar velocidades da ordem de dezena de quilômetros por segundo em meios sólidos e, portanto, muitas ordens de grandeza inferior à velocidade da luz no vácuo ou em meios como água, vidro, … .

Sobre a velocidade da luz:

Primeira evidência da finitude da velocidade da luz

Como a luz viaja a 300.000 km/s?

Acima da Velocidade da Luz?

Leis de Maxwell e ondas eletromagnéticas

Velocidade das ondas eletromagnéticas no vácuo

Ainda a velocidade das ondas eletromagnéticas

Sobre a velocidade de ondas sonoras:

Ondas sonoras aceleram ao passar de um meio para outro?

Qual é a influência da gravidade na propagação de ondas sonoras?

Efeito Doppler em ondas sonoras: por que não posso calcular usando a velocidade relativa fonte-receptor?

“Docendo discimus.” (Sêneca)

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Marcelo Menegali – Fiquei desapontado com a resposta. Imaginei que haveria um desenvolvimento teórico que levaria a um valor numérico ou ao menos a uma estimativa.

O parágrafo “Ondas sonoras podem alcançar velocidades da ordem de dezena de quilômetros por segundo em meios sólidos e, portanto, muitas ordens de grandeza inferior à velocidade da luz no vácuo ou em meios como água, vidro, …” não diz de onde surgiu essa informação de “dezenas de quilômetros por segundo”. 😮

Fernando Lang da Silveira – Se queres fazer uma estimativa da velocidade do som basta alimentares a expressão referida na postagem com a densidade do meio e o seu coeficiente de compressibilidade volumétrica. Por exemplo, se colocares ali a densidade da água (por favor não me desaponta dizendo que não a conheces!) e o seu coeficiente ou módulo de compressibilidades volumétrica (este eu aposto que me desapontarás dizendo que não o conheces) – cerca de 22 mil atm – encontrarás o valor de cerca de 1500 m/s. E se tivesses seguido a indicação sobre o salto do Felix Baumgartner na postagem, terias diminuído o teu desapontamento. 🙂

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Quanto maior a densidade maior a velocidade do som?

Velocidade do som (m/s) Nessa altura e na temperatura de 25 ºC, as ondas sonoras propagam-se com velocidade de aproximadamente 337 m/s ou 1216 km/h. Entretanto, quando aumentamos nossa altitude em relação a esse nível, a densidade do ar diminui, fazendo com que o som se propague com velocidades relativamente menores.

Em que meio a velocidade do som é maior?

O estado físico dos materiais influencia na velocidade do som, sendo que se propaga mais rapidamente nos sólidos, depois nos líquidos e mais lentamente nos gases. A velocidade do som sofre ainda a influência da temperatura, de forma que quanto mais elevada ela for, mais rapidamente o som se propaga.

Quanto menos denso maior a velocidade do som?

O som em si precisa de um meio para se propagar e, nesse caso, vale qualquer ambiente, como o ar, a água, no vácuo. Quanto mais próximas e em maiores quantidades as moléculas são, mais rápido o som se propaga no ar. Em outras palavras, quanto mais denso, maior a velocidade de propagação do som.

Quanto menor for a densidade de um bem maior será a velocidade do som por isso as ondas sonoras Propagam

a) Quanto menor for a densidade de um meio, maior será a velocidade do som, por isso as ondas sonoras propagam-se com maior velocidade no ar do que na água. b) A altura é a qualidade do som relacionada à energia emitida pela fonte sonora.