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.
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.
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.
“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.
