VELOCIDADE DO SOM EM METAIS

VELOCIDADE DO SOM EM METAIS

INTRODUÇÃO
A propagação de ondas mecânicas em um meio material dá-se pela transmissão de vibrações das partículas constituintes do meio, produzidas pela fonte geradora da onda. Quando a vibração é paralela à direção de propagação, a onda é chamada de longitudinal. O som é um exemplo de uma onda mecânica longitudinal. Uma onda se diz transversal quando produz vibrações perpendiculares à direção de propagação. Além de ondas longitudinais e transversais, perturbações mecânicas em um sólido podem produzir, também, ondas de torção.
As propriedades do meio que determinam a velocidade de propagação de uma onda mecânica são a inércia e a elasticidade. A elasticidade do meio dá origem a forças restauradoras e a inércia determina como o meio responde a tais forças. Em um sólido, a velocidade v de propagação de pulsos longitudinais é dada por

v

Y



,

em que Y é o módulo de Young, que caracteriza a elasticidade, e  é a densidade, que caracteriza a inércia do meio. A Tab. 1 mostra valores de Y,  e v para alguns metais.
Tabela 1
Módulo de Young, densidade e velocidade do som para alguns metais (as incertezas são menores que 10%)
Material

Y
(1011 N/m2)

(103kg/m3)



v
(km/s)

Alumínio

0,70

2,70

5,10

Cobre

1,25

8,96

3,56

Ferro

2,06

7,86

5,13

Aço

2,00

7,81 a 7,90

5,13

Latão

0,90

8,44 a 8,60

3,30

Neste experimento, pretende-se medir a velocidade de propagação do som em barras metálicas.
Soltando-se uma barra verticalmente, observa-se que ela “pula” ao atingir o piso. Esse fato pode ser explicado como se segue. Quando a barra se choca contra o piso, é produzido um pulso de compressão na sua extremidade inferior. Esse pulso propaga-se ao longo da barra e, ao atingir a extremidade superior dela, é refletido, retornando à extremidade inferior. O pulso, ao atingir a extremidade inferior, restaura a forma original da barra, que, por sua vez,