suponha que "15" segundos após de ter visto um clarão de um raio no céu voce ouve o som dele. A que distancia aproximadamente ele caiu?
Soluções para a tarefa
Resposta:
Introdução e resolução comentada:
É possível notar que em uma tempestade antes de ouvirmos o barulho do trovão vemos
o clarão do relâmpago.
Isso acontece porque a velocidade da luz é muito superior à velocidade do som. Temos
que a velocidade da luz é de aproximadamente 300.000 Km/s e a velocidade do som
aproximadamente 340 m/s (1224 Km/h). O barulho do trovão é uma onda
sonora produzida pelo movimento das descargas elétricas na atmosfera, que pode
acontecer de três maneiras:
Entre nuvem e solo;
Entre solo e nuvem;
Entre nuvens.
Um cálculo simples para sabermos o local aproximado das descargas elétricas pode ser
realizado da seguinte forma:
Marque o tempo entre a luminosidade do raio e o som do trovão. Multiplique o tempo
pela velocidade do som (348m/s). Podemos constatar que a interação das cargas
elétricas ocorreu a uma distância certa distância em metros do observador.
O método mostrado pelo exercício pede para se divida o número de segundos contados
por três, achando a distância em quilômetros.
Estes conceitos derivam da mesma fórmula : D(distância)=V(velocidade)XT(tempo)
a) Velocidade do som é a velocidade de propagação de uma onda sonora. A onda
sonora é uma onda mecânica longitudinal que necessita de um meio para se propagar, a
passagem de qualquer onda sonora produz uma pequena variação de pressão no meio
em que se propaga produzindo um deslocamento no fluido, deslocamento tal que muda
a densidade do fluido. Essa cadeia de eventos é cíclica,dependendo de uma pertubação
no meio para iniciar, por exemplo: Um raio ou a vibração das cordas vocais.
Com a velocidade de propagação dada por:
1
Na atmosfera o fator que afeta a velocidade do som é a temperatura.
A velocidade do som no ar vale aproximadamente 343 m/s ou 0.343 km/s .
b) Para calcular a distância do raio usamos a equação horária de movimento uniforme:
( S = So + V.t)
Em que S é a posição do observador, So posição inicial do raio, v velocidade de
propagação, t tempo que se leva até ouvir o barulho do raio.
Considerando So = 0 km
S = Vsom . t => S = 0.340 (km) . t
S ≈
km
Ao dividir o tempo por três encontra-se uma distância com um erro que calculamos da
seguinte forma:
= 100 %
= x% = > x = 102 %
Ou seja, ocorre um erro de 2%.
c) Supondo que o tempo t foi de 3 segundos.
S = Vsom .t = > S= 0.34(
). 3(s)
S= 1,02 km
Vluz = 3. 108
(
) = 3.105
(
)
Vluz =
= > Δt =
= 3,06 .10-6
s
= > Δt = 0,34 .10-5
s ≈ 10-5
s
Pelo método com erro:
S =
km = > S =
S = 1 km
Vluz = 3. 108
(
) = 3 .105
(
)
Vluz =
= > Δt =
= 3,3 .10-6
s
= > Δt = 0,33 .10-5
s ≈ 10-5
s
Como ambos Δt são muito próximos, a correção para levar em conta o tempo de
percurso da luz até o observador não tem importância.
Explicação passo-a-passo: