Física · 9.ª–12.ª classe
O que é o som?
Resposta curta
O som é uma onda mecânica longitudinal, produzida por um corpo que vibra e que se propaga num meio material (ar, água, sólidos) através de compressões e rarefações. Não se propaga no vácuo. O ouvido humano percebe sons com frequências entre cerca de 20 Hz e 20 000 Hz.
Definição e características
Quando bate num tambor, a pele vibra. Essa vibração empurra e puxa as partículas do ar à volta: criam-se zonas onde elas estão mais juntas (compressões) e zonas onde estão mais afastadas (rarefações). Este padrão desloca-se pelo ar até ao ouvido, onde faz vibrar o tímpano. O que se propaga é a perturbação; o ar não viaja do tambor até ao ouvinte, as partículas só oscilam para a frente e para trás.
Daqui resultam as características essenciais:
- Origem: toda a fonte sonora é um corpo em vibração (corda, membrana, coluna de ar, cordas vocais).
- Natureza: onda mecânica e longitudinal.
- Meio: precisa de um meio material, por isso não existe som no vácuo.
- Velocidade: depende do meio; é menor nos gases, maior nos líquidos e maior ainda nos sólidos.
Definição formal vs. explicação simples
- Formal: som é a propagação, num meio material, de vibrações mecânicas com frequências audíveis.
- Simples: é uma vibração que viaja pelo ar (ou pela água, ou por um sólido) até ao ouvido.
Velocidade do som em diferentes meios
| Meio | Velocidade aproximada |
|---|---|
| Ar (cerca de 20 °C) | 340 m/s |
| Água | cerca de 1 500 m/s |
| Aço | da ordem de 5 000 m/s |
Os valores variam com a temperatura e as condições; consulte o manual para os valores a usar nos exercícios.
Qualidades do som
- Altura: distingue sons agudos (frequência alta) de graves (frequência baixa). Depende da frequência.
- Intensidade: distingue sons fortes de fracos; depende da amplitude da onda. Mede-se em decibéis (dB) quando se usa o nível sonoro.
- Timbre: característica que permite distinguir dois sons com a mesma altura e intensidade (por exemplo, uma guitarra e uma voz a cantar a mesma nota). Depende da forma da onda.
Infrassons e ultrassons
- Infrassons: frequência abaixo de 20 Hz (o ouvido humano não os percebe).
- Ultrassons: acima de 20 000 Hz. Usam-se em ecografias, em sonares e na limpeza industrial; o morcego e o golfinho também os usam para se orientar.
Exemplos resolvidos
Exemplo 1 — Quando se ouve o som?
Enunciado: Para cada fonte, indique se o ser humano pode ouvir o som: (a) 50 Hz; (b) 10 Hz; (c) 30 000 Hz.
Resolução:
- O intervalo audível médio é de 20 Hz a 20 000 Hz.
- (a) 50 Hz está dentro do intervalo: audível.
- (b) 10 Hz está abaixo de 20 Hz: infrassom.
- (c) 30 000 Hz está acima de 20 000 Hz: ultrassom.
Resposta: só o som de 50 Hz é audível. Verificação: (b) e (c) estão fora do intervalo.
Exemplo 2 — A trovoada
Enunciado: Vê-se um relâmpago e ouve-se o trovão 3 s depois. A que distância caiu a trovoada? (v do som = 340 m/s; a luz chega praticamente de imediato)
Resolução:
- O som percorreu a distância em 3 s.
- d = v × t = 340 × 3 = 1 020.
Resposta: a cerca de 1 020 m. Verificação: 1 020 ÷ 340 = 3 s.
Exemplo 3 — Eco
Enunciado: Uma pessoa grita diante de uma encosta e ouve o eco 2 s depois. A que distância está a encosta? (v do som = 340 m/s)
Resolução:
- Em 2 s o som vai até à encosta e volta.
- Distância total = 340 × 2 = 680 m.
- Distância à encosta = 680 ÷ 2 = 340 m.
Resposta: 340 m. Verificação: ida e volta 2 × 340 = 680 m, em 2 s a 340 m/s.
Exemplo 4 — Nível de exame: qualidades do som
Enunciado: Dois instrumentos tocam a mesma nota com a mesma intensidade, mas o som é diferente. (a) Que qualidade os distingue? (b) Se o músico tocar mais forte, que grandeza da onda aumenta? (c) Se tocar uma nota mais aguda, que grandeza aumenta?
Resolução:
- (a) Mesma altura e intensidade, sons diferentes: o timbre.
- (b) Mais forte significa maior intensidade: aumenta a amplitude.
- (c) Mais agudo significa maior altura: aumenta a frequência.
Resposta: (a) timbre; (b) amplitude; (c) frequência.
Erros frequentes
- Dizer que o som se propaga no vácuo. Precisa de meio material; por isso no espaço não há som.
- Confundir altura com intensidade. Altura = agudo/grave (frequência); intensidade = forte/fraco (amplitude).
- Achar que o som é mais rápido no ar do que na água. É mais lento no ar e mais rápido nos sólidos.
- Esquecer a ida e volta no eco. A distância à superfície é metade do percurso do som.
- Dizer que o som é transversal. No ar é longitudinal.
- Confundir «som» com «ruído»: o ruído é um som desagradável ou desordenado; ambos são ondas sonoras.
Exercícios propostos
1Exercício 1
Complete: o som é uma onda ________ e ________, que não se propaga no ________.
Ver solução
Mecânica e longitudinal, que não se propaga no vácuo.
2Exercício 2
Um som grave e um som agudo: qual tem maior frequência? Qual tem maior comprimento de onda no ar?
Ver solução
O som agudo tem maior frequência. Como λ = v ÷ f, o som grave tem maior comprimento de onda.
3Exercício 3
Um trovão é ouvido 6 s depois do relâmpago. Calcule a distância (v = 340 m/s).
Ver solução
d = 340 × 6 = 2 040 m.
4Exercício 4
Uma pessoa grita junto a um muro e ouve o eco 1 s depois. A que distância está o muro?
Ver dica
O som faz ida e volta.
Ver solução
Distância percorrida = 340 × 1 = 340 m; distância ao muro = 340 ÷ 2 = 170 m.
5Exercício 5
Um som tem frequência 680 Hz. Calcule o período e o comprimento de onda no ar (v = 340 m/s).
Ver solução
T = 1 ÷ 680 ≈ 0,00147 s (cerca de 1,5 ms). λ = 340 ÷ 680 = 0,5 m.
Perguntas frequentes
Qual é a diferença entre som e outras ondas, como a luz?
O som é uma onda mecânica longitudinal que precisa de meio; a luz é uma onda eletromagnética transversal que se propaga no vácuo e é muito mais rápida. Por isso o relâmpago se vê antes de se ouvir o trovão.
Onde se aplica o som na prática?
Na música e na comunicação, nas ecografias (ultrassons), nos sonares dos barcos, na deteção de falhas em materiais e na medição de distâncias pelo eco.
Que erros os estudantes cometem sobre o som?
Dizer que o som se propaga no vácuo, trocar altura por intensidade e esquecer a ida e volta no eco. Veja os erros frequentes.
Porque é que o som é mais rápido na água do que no ar?
Porque as partículas da água estão mais próximas e interagem mais fortemente, transmitindo a vibração mais depressa do que as do ar, que estão muito afastadas.
Resumo
- Som: onda mecânica longitudinal, produzida por vibrações, que precisa de meio material.
- Audível: cerca de 20 Hz a 20 000 Hz; abaixo, infrassons; acima, ultrassons.
- Qualidades: altura (frequência), intensidade (amplitude) e timbre.
- Velocidade no ar: cerca de 340 m/s; maior na água e ainda maior nos sólidos.
- No eco, distância = (v × t) ÷ 2.
Onde aprofundar
- O manual de Física da sua classe e o programa oficial (INIDE / Ministério da Educação de Angola) — confirme a edição em vigor.
- O Sistema Internacional de Unidades, descrito pelo Bureau Internacional de Pesos e Medidas (BIPM).
- O manual aberto OpenStax Physics (em inglês), capítulo sobre som.
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