Velocidade do Som no Ar

Velocidade do som no ar: dependência da temperatura

Para ar seco ao nível do mar, a velocidade do som é bem aproximada por v = 331,3 + 0,606 · T(°C) m/s. A 20 °C ≈ 343 m/s; a 0 °C ≈ 331 m/s; a 35 °C ≈ 352 m/s. A fórmula geral para gás ideal é v = √(γ·R·T / M), em que γ=1,4 para o ar diatômico, R=8,314 J/(mol·K) é a constante universal dos gases, M=0,029 kg/mol é a massa molar do ar e T é a temperatura absoluta em kelvin. O som não se propaga no vácuo — precisa de meio material. Mach 1 é a velocidade local do som, que varia com altitude e temperatura. Truque do raio: divida por 3 os segundos entre o relâmpago e o trovão para obter a distância em km (o som percorre ~1 km a cada 3 s).

Aplicações: música, sonar e aviação

A velocidade do som influencia instrumentos musicais (tubos de órgão, flautas — a afinação varia com a temperatura, por isso orquestras afinam após o aquecimento), sonar em submarinos, ultrassom médico (~1,5 MHz em tecidos moles), aviação supersônica (estampido sônico ao cruzar Mach 1) e acústica arquitetônica (tempos de reverberação em salas de concerto).

Perguntas frequentes

A umidade afeta a velocidade do som? Sim, levemente — ar úmido é menos denso, então o som viaja um pouco mais rápido. O efeito é pequeno (~0,4% a 100% de umidade contra ar seco).

Por que o som é mais rápido na água? A água é mais densa mas também muito mais rígida (menos compressível). Velocidade na água ~1480 m/s; no aço ~5000 m/s — meios mais rígidos vencem os mais densos.

A altitude importa? Indiretamente — a temperatura cai com a altitude (cerca de 6,5 °C por km na troposfera), reduzindo a velocidade do som. A pressão sozinha não afeta no gás ideal.

Quanto é Mach 2? Duas vezes a velocidade local do som. Ao nível do mar a 20 °C, Mach 2 ≈ 686 m/s ≈ 2470 km/h.