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A velocidade do vento afeta a velocidade com que as ondas sonoras se propagam?

Sim o vento influencia a velocidade do som através dele. Uma onda sonora viaja mais rápido na direção do vento e mais lentamente contra ele. Além de um aumento ou aumento de velocidade, o vento também altera o caminho das ondas sonoras por refração.

“Quero que o bloqueio termine agora!” gritou o jovem Tim de sua janela.

“Pare de gritar contra o vento!” respondeu sua mãe.

Confuso com a resposta de sua mãe, Tim pensou “Gritando contra o vento? Por que isso Importa? Eu só quero que o bloqueio termine! ”Mal sabia Tim que gritar contra o vento é, na verdade, um antigo idioma que implica comunicação sem sentido. Mas quão cientificamente verdadeiro é isso? Gritar contra o vento, isto é, gritar em uma direção contra o vento que flui, é realmente ineficaz para transmitir seu ponto de vista? Nesse caso, gritar com o vento será mais frutífero para Tim?

Resposta curta? Sim e sim.

Gritar na direção ou contra a direção do vento realmente tem algum efeito nas ondas sonoras? Crédito da foto: mantinov / Shutterstock)

O que é som?

Um tambor produz som quando sua pele é tocada, guitarras quando suas cordas são dedilhadas e a laringe (a caixa de voz em humanos) quando vibra devido ao ar que flui através dela. O som em sua forma mais simples pode, portanto, ser descrito como uma onda de pressão causada pela vibração de objetos.

Como as ondas sonoras são criadas devido à vibração da matéria, elas são classificadas como ondas mecânicas e requerem um meio para se propagar, ao contrário das ondas eletromagnéticas ( luz ). Essa propagação ocorre pela colisão de partículas vibrantes na direção da transmissão. É também por isso que o som pode viajar através de gases, líquidos e sólidos, mas não no vácuo, pois falta qualquer matéria.

Uma vez que um meio de transmissão desempenha um papel fundamental na propagação das ondas sonoras, quaisquer fatores que influenciam o estado do meio afetam diretamente a propagação das ondas sonoras através dele. Fatores como a temperatura do meio, a distribuição de moléculas / átomos por ele etc., todos desempenham um papel na determinação de como as ondas sonoras são propagadas.

Influência do vento nas ondas sonoras

Embora os dias de usar telefones de barbante tenham ficado muito para trás, muitas vezes gritamos para nos comunicarmos com alguém longe de nós (por exemplo, alguém na montanha ou do outro lado do lago). Aqui, como na maioria dos casos, o ar circundante desempenha o papel de um médium. O vento (o movimento volumoso do ar em uma determinada direção) carrega seu som e determina a rapidez e a clareza com que ele será transmitido ao receptor.

Vento e som compartilham uma relação análoga a um nadador e a correnteza da água. Um nadador certamente será capaz de nadar mais rápido na direção da corrente, ao invés de contra ela. Da mesma forma, a velocidade do som é composta por um fator igual à velocidade do vento quando ambos estão se movendo na mesma direção, e subtraída quando não estão.

Por exemplo: se o vento está fluindo a 30 mph (13,4 m / s), a velocidade do som a favor do vento será de 356,4 m / s (a velocidade do som no ar é 343 m / s), enquanto a velocidade do som contra o vento será reduzido para 329,6 m / s. A velocidade do vento precisa ser significativamente maior para causar um aumento ou diminuição apreciável na velocidade do som.

Além de fornecer um ligeiro aumento / aumento de velocidade, o vento tem muitas ramificações interessantes no som e sua transmissão, uma das quais é a refração do som.

Refração de ondas sonoras

Refração é o processo de mudança de direção e, como resultado, da velocidade e comprimento de onda de uma onda quando ela passa de um meio para outro. O fenômeno é mais perceptível nas ondas de luz e raramente é visto nas ondas sonoras, visto que tendem a viajar por um único meio (ar). No entanto, as ondas sonoras são refratadas quando as frentes de onda viajam em um meio com propriedades variáveis.

Voltando ao vento, geralmente, a velocidade do fluxo do vento é baixa perto da superfície da Terra, devido à presença de bloqueios (árvores, edifícios, montanhas, etc.) e a velocidade aumenta à medida que nos movemos mais alto na superfície. Essa diferença nas velocidades do vento nos níveis superior e inferior resulta em um gradiente de velocidade. O gradiente, por sua vez, influencia a velocidade do som nos respectivos níveis.

As ondas sonoras que viajam na mesma direção do vento são refratadas em direção à superfície.

Quando uma onda sonora está viajando na direção do vento, a metade superior da frente de onda se move mais rápido do que a metade inferior devido à diferença nas velocidades do vento. Em longas distâncias, a diferença na posição da parte superior e inferior das frentes de onda aumenta exponencialmente. Eventualmente, a onda sonora é forçada a mudar sua direção e é refratada para baixo em direção ao solo.

Por outro lado, quando uma onda sonora está viajando contra o vento, a velocidade do som será reduzida. A velocidade da metade superior da frente de onda é reduzida muito mais do que a metade inferior. Com o tempo, a metade superior fica significativamente atrás da metade inferior e, por fim, as ondas sonoras são refratadas para cima, longe do solo.

A curvatura / refração das ondas sonoras devido à diferença nas velocidades do vento geralmente leva à formação de zonas de sombra que permanecem desprovidas de qualquer som!

As ondas sonoras que viajam contra a direção do vento são refratadas para longe da superfície.

Assim, a diferença nas velocidades do vento resulta na refração do som, o que torna mais fácil ouvir os sons que emanam de uma fonte a favor do vento e mais difícil quando a fonte está a favor do vento.

Uma palavra final

Além de um gradiente de velocidade do vento, fatores como temperatura e densidade também podem levar à refração das ondas sonoras. As refrações devido à diferença nas temperaturas das seções de ar são bastante comuns perto de um corpo d’água (lago ou lagoa) e são freqüentemente experimentadas pelos pescadores. Como a água tem um efeito de resfriamento nas moléculas de ar, o ar tende a ser ligeiramente mais frio próximo à superfície da água, em comparação com o ar distante da superfície (inversão térmica). Essa diferença de temperatura é mais perceptível durante o período da manhã, quando o sol ainda não atingiu uma posição privilegiada para gerar calor. O som viaja mais rápido no ar mais quente, então as ondas sonoras são refratadas em direção à superfície e viajam uma distância maior do que o normal.

Este alcance / amplificação estendido de ondas sonoras é um dos poucos exemplos conhecidos de refração de som “na natureza”.

No entanto, agora que você sabe como o som e o vento interagem, use isso a seu favor se precisar pedir ajuda!

Referências:

  1. Lock Haven University
  2. Georgia State University
  3. Pennsylvania State University
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Gilvan Alves

23 Anos de idade, Técnico em Rede de Computadores, Sempre em busca de aprender algo novo todos os Dias!

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