Diferença entre velocidade da luz e velocidade do som

Luz e som são ondas de natureza distinta. Isso também acontece com suas velocidades de propagação: a velocidade do som no ar atmosférico é, em média, de 340 m/s; a velocidade da luz nesse mesmo meio é de até 300.000 km/s.

Resumo sobre velocidade do som e velocidade da luz

• A velocidade da luz no vácuo é de aproximadamente 3.10⁸ m/s;

• A velocidade do som no ar atmosférico depende de sua temperatura e vale aproximadamente 340 m/s a 25 ºC;

• A velocidade da luz depende exclusivamente do meio no qual ela se propaga;

• Em virtude da grande diferença na velocidade da luz e do som, vemos o relâmpago imediatamente e somente após alguns segundos ouvimos o barulho do trovão;

• Quando algum corpo move-se mais rápido que a velocidade do som no ar, dizemos que sua velocidade é supersônica.

Velocidade da luz

A velocidade da luz é conhecida pela Física como uma velocidade-limite, ou seja, não se conhece nada que possa mover-se com velocidade maior que a da luz. Todas as ondas eletromagnéticas (a luz é uma delas) propagam-se no vácuo com uma velocidade próxima de 3.10⁸ m/s (trezentos mil quilômetros por segundo).

A velocidade da luz e de outras ondas eletromagnéticas depende exclusivamente do índice de refração do meio em que elas se propagam. Por exemplo: a luz propaga-se com velocidade máxima no vácuo, mas, na água, cujo índice de refração é de aproximadamente 1,33, sua velocidade é 1,33 vezes menor que no vácuo.

A velocidade da luz também depende de sua frequência: o índice de refração de um meio não é igual para a cor vermelha e a cor azul, já que elas possuem frequências distintas, de forma que, geralmente, quanto maior é a frequência da onda eletromagnética, maior é o índice de refração do meio para aquela determinada frequência. Veja uma tabela que relaciona o índice de refração do vidro crown para diferentes frequências de luz.

Observando a tabela acima, percebemos que, à medida que a frequência da luz aumenta, o índice de refração do vidro crown também aumenta, é por essa razão que é possível observar a dispersão da luz branca quando essa passa através de um prisma.

Veja também: Características das ondas

Velocidade do som

O som é uma perturbação mecânica caracterizada como uma vibração de um meio físico como o ar. Essas vibrações também podem sofrer refração, ou seja, mudar sua velocidade ao passar através de diferentes meios. A velocidade do som no ar atmosférico depende da sua densidade e consequentemente de sua temperatura: em dias mais frios, quando as moléculas dos gases atmosféricas encontram-se menos agitadas e consequentemente mais próximas, a velocidade de propagação do som tende a ser um pouco maior do que em dias frios.

Quando a temperatura do ar encontra-se em média a 25ºC, a velocidade do som varia entre 330 m/s a 340 m/s, cerca de 1200 km/h. A tabela a seguir apresenta a velocidade do som em alguns meios. Observe:

Quando algum corpo move-se com velocidade superior à velocidade do som no ar, ele é chamado de supersônico, como no caso de alguns aviões militares que conseguem deslocar-se com velocidades maiores que 1 Ma (1 Mach).

Veja também: Qualidades fisiológicas do som

O Mach é uma grandeza adimensional que é definida pela razão entre a velocidade do corpo e a velocidade do som no ar. Quando um corpo desloca-se com velocidades superiores a 1 Ma, dizemos que ele “rompe a barreira do som”, isto é, ele se desloca mais rápido que a onda sonora produzida por ele mesmo.

Ao atingir tamanha velocidade, o ar à frente de corpos supersônicos é condensado pela grande pressão exercida sobre ele, formando uma espécie de barreira. Nesse momento, se o corpo não for capaz de acelerar para maiores velocidades, ele sofrerá uma grande força de resistência do ar. Quando os jatos atingem velocidades superiores a 1 Ma, um grande estrondo sonoro é formado em razão do grande deslocamento de ar produzido (chamado de onda de choque). Esse ruído intenso é conhecido como “sonic boom”.

Veja também: Espectro sonoro