Calculadora de Velocidade do Som

A Calculadora de Velocidade do Som informa a rapidez com que o som se propaga através do ar em qualquer temperatura — com uma correção opcional de umidade — ou através de dezenas de outros meios, como água, aço, hélio e diamante. Ela apresenta o resultado em m/s, km/h, mph, ft/s e nós, exibe a velocidade da barreira do som Mach 1, quanto tempo o som leva para percorrer uma distância e como usá-lo para estimar a que distância um raio caiu.

O Que É a Velocidade do Som?

A velocidade do som é a rapidez com que uma onda de pressão — uma vibração passada de molécula para molécula — viaja através de um material. No ar seco a 20 °C (68 °F), ela é de cerca de 343 m/s (1.235 km/h ou 767 mph). O som precisa de um meio para se propagar, portanto, ao contrário da luz, não pode se mover no vácuo. Ele se move mais rapidamente em sólidos rígidos e densos e mais lentamente em gases.

Fórmula da Velocidade do Som no Ar

No ar, a velocidade do som depende quase inteiramente da temperatura. A relação adiabática exata é:

onde c é a velocidade do som em metros por segundo e T é a temperatura do ar em graus Celsius. Isso provém da relação física \( c = \sqrt{\gamma R T / M} \), onde \( \gamma \) é o índice adiabático do ar (cerca de 1,4), \( R \) é a constante dos gases, \( T \) é a temperatura absoluta em kelvin e \( M \) é a massa molar do ar. Uma aproximação linear útil perto da temperatura ambiente é \( c \approx 331.3 + 0.606\,T \).

O ar úmido é ligeiramente menos denso que o ar seco, fazendo com que o som viaje marginalmente mais rápido nele. A correção acima (sendo RH a umidade relativa em porcentagem) adiciona no máximo cerca de 1,2 m/s a 100% de umidade — pequena, mas incluída aqui para fins de completude.

A Temperatura Afeta a Velocidade do Som?

Sim — no ar, a temperatura é de longe o fator dominante. Moléculas de ar mais quentes se movem mais rápido e colidem com mais frequência, transmitindo a onda sonora mais rapidamente. A velocidade aumenta em aproximadamente 0,6 m/s para cada 1 °C de aumento. É por isso que o som se propaga de forma diferente em uma tarde quente em comparação com uma noite fria, e por isso que o Mach 1 é mais lento para um jato voando alto na alta atmosfera fria do que perto do solo quente. A pressão do ar e a altitude por si sós não têm quase nenhum efeito direto, pois suas influências na densidade e na rigidez se cancelam em grande parte.

Velocidade do Som em Diferentes Meios

O som viaja muito mais rápido em líquidos e sólidos do que em gases, porque suas moléculas estão próximas e firmemente unidas, transmitindo vibrações com eficiência. A tabela abaixo lista valores típicos em condições padrão.

Por Que o Hélio Deixa a Voz Fina?

O som viaja quase três vezes mais rápido no hélio (cerca de 1.007 m/s) do que no ar, porque o hélio é muito mais leve do que o nitrogênio e o oxigênio do ar. Suas cordas vocais e trato vocal ressoam em frequências mais altas quando preenchidos com esse gás rápido e leve, deslocando o timbre da sua voz para cima naquele som familiar de "esquilo". (Inalar hélio não é seguro — ele desloca o oxigênio que você precisa para respirar.)

Usando a Velocidade do Som para Medir Distâncias

Como a luz chega até você quase instantaneamente, mas o som demora um pouco mais, você pode estimar a que distância um evento está cronometrando o atraso:

• Raio: Conte os segundos entre o clarão e o trovão. O som percorre cerca de 1 km a cada 3 segundos (1 milha a cada 5 segundos), portanto divida o atraso por 3 para obter quilômetros ou por 5 para milhas.
• Ecos e sonar: Envie um pulso, meça o tempo de ida e volta e multiplique pela velocidade do som para encontrar o dobro da distância até a superfície refletora.

O Que Afeta a Velocidade do Som?

Como Usar Esta Calculadora

1. Escolha um modo: Selecione Ar para calcular a partir da temperatura, ou Outro meio para consultar um material.
2. Insira as condições: Para o ar, digite a temperatura e escolha °C, °F ou K, e opcionalmente adicione uma umidade relativa. Para um meio, escolha-o na lista.
3. Clique em Calcular: A ferramenta computa a velocidade do som instantaneamente.
4. Revise os resultados: Veja a velocidade em cinco unidades, a velocidade Mach 1 e uma tabela Mach, tempos de viagem do som, a regra do trovão, um gráfico de comparação, uma curva de resposta à temperatura e um detalhamento passo a passo.

Perguntas Frequentes

Qual é a velocidade do som no ar?

No ar seco a 20 °C (68 °F), a velocidade do som é de cerca de 343 m/s, o que equivale a 1.235 km/h ou 767 mph. A 0 °C, ela é de cerca de 331 m/s. A velocidade aumenta em aproximadamente 0,6 m/s para cada grau Celsius de aumento na temperatura.

Como é calculada a velocidade do som no ar?

A velocidade do som no ar seco é c = 331,3 × √(1 + T / 273,15), onde T é a temperatura do ar em graus Celsius. Esta é a fórmula adiabática exata. O ar úmido é ligeiramente mais rápido, portanto, uma correção opcional de umidade de cerca de 0,0124 m/s por percentual de umidade relativa pode ser adicionada.

A temperatura afeta a velocidade do som?

Sim. No ar, a velocidade do som depende quase inteiramente da temperatura e aumenta à medida que o ar esquenta, porque as moléculas mais quentes se movem mais rápido e transmitem a onda de pressão mais rapidamente. Ela aumenta em cerca de 0,6 m/s para cada grau Celsius. A pressão do ar e a altitude por si sós não têm quase nenhum efeito direto.

Por que a velocidade do som é mais rápida na água e no aço do que no ar?

O som viaja mais rápido em materiais mais rígidos e densos porque suas moléculas firmemente unidas passam a vibração adiante de forma mais eficiente. É de cerca de 1.481 m/s na água (mais de quatro vezes mais rápido que no ar) e cerca de 5.960 m/s no aço (aproximadamente dezessete vezes mais rápido que no ar).

Como eu uso a velocidade do som para descobrir a que distância um raio está?

Conte os segundos entre ver o clarão do relâmpago e ouvir o trovão, depois multiplique pela velocidade do som. Como regra geral, o som viaja cerca de 1 km a cada 3 segundos, ou 1 milha a cada 5 segundos, então dividir o atraso em segundos por 3 dá a distância em quilômetros e dividir por 5 dá em milhas.

O que é Mach 1?

Mach 1 é a velocidade do som no meio ao redor. No ar a 20 °C, Mach 1 é cerca de 343 m/s (1.235 km/h ou 767 mph). Como a velocidade do som muda com a temperatura, Mach 1 é um pouco mais lento no ar frio das camadas altas da atmosfera e mais rápido no ar quente próximo ao solo.

Recursos Adicionais

• Velocidade do Som - Wikipédia
• Número de Mach - Wikipédia