Como tudo no espaço, o som tem velocidade limitada. Até a luz tem um limite – e nada pode viajar mais rápido do que isso. Embora saibamos muito sobre a física das ondas e obviamente não sabíamos o limite de velocidade exato do som. Pode ser maior do que pensávamos antes.
Em um novo estudo, publicado em 9º na revista Avanços na ciência, cientistas estão propondo um novo limite de velocidade para o som – 36 km / s. O estudo vem de uma colaboração entre cientistas da Universidade Queen Mary de Londres, da Universidade de Cambridge e do Instituto de Física de Alta Pressão em Troitsk, Rússia.
Materiais diferentes, velocidades diferentes
As ondas sonoras, assim como as ondas eletromagnéticas – que incluem luz, rádio, ondas de microondas e todos os tipos de ondas – são distúrbios que movem a energia do ponto A para o ponto B. No entanto, o som tem uma diferença: ele precisa de um meio de propagação, seja um objeto, seja ar, ou água. As ondas eletromagnéticas normalmente viajam através do vácuo. A desvantagem do som é que a necessidade de um expansor reduz muito sua velocidade potencial – mas obviamente não tanto quanto imaginávamos.
Você já deve ter percebido que é possível ouvir um trem através dos trilhos, ou algum som através das paredes ou algo semelhante. É mais clássico ouvir um som agudo emitido por uma linha de dragão quando o elevador está muito forte.
Um dos principais efeitos de qualquer material é a velocidade de propagação do som. O som viaja muito mais rápido através de sólidos do que através de líquidos ou dor no ar. Para medir o limite de velocidade, a equipe mostrou 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 relação de massa próton / elétron já são extremamente importantes para vários assuntos científicos. Uma das principais aplicações é na descrição de reações nucleares. Isso permite que você domine a tecnologia e entenda como a estrela funciona. Desta forma, é possível conhecer melhor o Sol e determinar as áreas habitáveis das estrelas em busca de vida.
Determinando o limite de velocidade do som
No entanto, os aplicativos não param por aí. Aplicando dois parâmetros à ciência dos materiais e à física da matéria condensada, a velocidade máxima do som é determinada. Por meio de modelos e cálculos no campo da física quântica, os cientistas compreenderam a relação inversa entre a velocidade do som e a massa dos átomos. Ou seja, se a massa do átomo aumenta, a velocidade do som diminui.
Essa ideia, entretanto, não é absoluta. Ainda depende do estado da substância. O som, por exemplo, não tem a mesma velocidade no gás hidrogênio e no hidrogênio sólido. Hidrogênio sólido, ou hidrogênio metálico, que ocorre apenas em pressões muito altas, é o material que permite as velocidades mais altas de som. Ocorre naturalmente, por exemplo, no núcleo de Júpiter e é capaz de conduzir até eletricidade.
“As ondas sonoras em sólidos já são extremamente importantes em muitos campos científicos”, Chris Pickard, professor de ciência dos materiais na Universidade de Cambridge, em lançamento.
“Por exemplo, os sismólogos usam ondas sonoras desencadeadas por terremotos na Terra para entender a natureza dos eventos sísmicos e as propriedades da composição da Terra. Eles também são de interesse para cientistas de materiais porque as ondas sonoras estão associadas a propriedades elásticas importantes, incluindo a capacidade de resistir ao estresse ”, acrescenta Pickard.
O estudo foi publicado na revista Avanços na ciência. Com informações de Notícias de ciência e Phys.org.