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Física & Química

Cientistas propõem novo limite de velocidade para o som

(Imagem: Needpix)

Assim como tudo no universo, o som possui uma velocidade de limite. Até mesmo a luz possui um limite – e nada consegue viajar mais rápido do que isso. Embora conheçamos muito sobre a física da onda, e aparentemente, não sabíamos com exatidão o limite de velocidade para o som. Ele pode ser maior do que pensávamos anteriormente.

Em um novo estudo, publicado no último dia 9 no periódico Science Advances, os cientistas propõem um novo limite de velocidade para o som – 36 km/s. O estudo vem de uma colaboração entre cientistas da Queen Mary University of London, a University of Cambridge e o Institute for High Pressure Physics, em Troitsk, na Rússia.

Diferentes materiais, diferentes velocidades

As ondas sonoras, assim como as ondas eletromagnéticas – que incluem a luz, o rádio, as microondas e todos os tipos de onda são semelhantes -, são distúrbios que movem a energia do ponto A ao ponto B. No entanto, o som possui uma diferença: ele precisa de um meio de propagação, seja esse meio um objeto, seja o ar, seja a água. As ondas eletromagnéticas se movem pelo vácuo normalmente. O ponto negativo para o som é que necessitar de um meio de propagação reduz muito seu potencial de velocidade – mas aparentemente não tanto quanto imaginávamos. 

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Talvez você já percebeu que é possível ouvir o trem através dos trilhos, ou ouvir algum ruído pelas paredes, ou algo semelhante. O mais clássico é ouvir o som agudo emanado através da linha de pipa quando a sustentação está muito forte.  

Um dos principais efeitos em cada material está na velocidade de propagação do som. O som se move muito mais rápido através de sólidos do que através dos líquidos ou dor ar. Para mensurar o limite da velocidade, equipe demonstrou que há uma dependência de duas constantes fundamentais e adimensionais: a chamada constante de estrutura fina e a razão de massa próton-elétron.

A constante de estrutura fina e a razão de massa próton-elétron já são de extrema importância para diversos assuntos científicos. Uma das principais aplicações são na descrição de reações nucleares. Isso permite tanto dominar a tecnologia quanto entender o funcionamento de uma estrela. Dessa forma, portanto, é possível conhecer melhor o Sol e determinar regiões habitáveis de estrelas na busca por vida.

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Determinando o limite de velocidade para o som

No entanto, as aplicações não terminam por aí. Aplicando o dois parâmetros à ciência dos materiais e à física da matéria condensada, determina-se a velocidade máxima do som. Através de modelos e cálculos na área da física quântica, os cientistas perceberam a proporção inversa da velocidade do som com a massa do átomo. Isto é, se a massa do átomo aumenta, a velocidade do som diminui.

Essa ideia, no entanto, não é absoluta. Ainda depende do estado da matéria. O som não possui a mesma velocidade no hidrogênio gasoso e no hidrogênio sólido, por exemplo. O hidrogênio sólido, ou hidrogênio metálico, que ocorre apenas em altíssimas pressões, é o material que permite as maiores velocidades para som. Naturalmente ele ocorre, por exemplo, no núcleo de Júpiter, e é capaz de conduzir até a eletricidade.

“As ondas sonoras em sólidos já são extremamente importantes em muitos campos científicos”, Chris Pickard, professor de Ciência de Materiais da Universidade de Cambridge em um comunicado.

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“Por exemplo, os sismólogos usam ondas sonoras iniciadas por terremotos no interior da Terra para compreender a natureza da sísmica eventos e as propriedades da composição da Terra. Eles também despertam interesse dos cientistas de materiais porque as ondas sonoras estão relacionadas a propriedades elásticas importantes, incluindo a capacidade de resistir ao estresse”, completa Pickard.

O estudo foi publicado no periódico no periódico Science Advances. Com informações de Science News e Phys.org.

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É divulgador científico por paixão. Gradua-se em Física pela UFSCAR e atua principalmente na Ciencianautas e SoCientífica.


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