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Conceitos básicos de ondulatória: Luz e som

Luz e som são duas formas distintas de energia que desempenham papéis fundamentais em nossas vidas. A luz, composta por fótons, permite-nos ver e tem inúmeras aplicações em comunicação e tecnologia. O som, uma onda mecânica, é responsável pela audição e pela transmissão de informações.

LUZ

A luz é uma onda eletromagnética transversal. Eletromagnética, porque se propaga com uma velocidade de 300.000 km/s no vácuo (assim como diversas outras ondas, como as ondas de rádio, as micro-ondas, infravermelho, ultravioleta etc). Transversal, porque os campos elétrico e magnético vibram sempre em direções ortogonais à direção de propagação da luz, conforme figura a seguir.

A luz possui velocidades diferentes em diferentes meios de propagação, conforme estudamos no módulo de refração. A relação entre a velocidade da luz no vácuo c e sua velocidade em outro meio é conhecida como índice de refração do meio (n = c/v).

A próxima figura mostra os mais diversos tipos de ondas eletromagnéticas, o chamado espectro eletromagnético. Note que a luz (região visível para nós) corresponde a uma pequena faixa do espectro.

SOM

Adiante, teremos um módulo dedicado inteiramente ao estudo do som. Aqui, por hora, cabe a nós a sua definição. O som é uma onda mecânica longitudinal. Mecânica, porque não se propaga no vácuo. Quanto maior a rigidez do meio, maior será a velocidade com que o som irá se propagar. Longitudinal porque as moléculas do meio (pode ser o ar, água ou qualquer outro meio material) vibram na mesma direção que o som de propaga.  

A figura abaixo mostra o comportamento das moléculas do ar durante a propagação do som. Note que é similar ao exemplo apresentado de uma onda produzida em uma mola.

A velocidade do som depende não somente do meio, mas também da temperatura local, que influencia a velocidade das moléculas. Por exemplo, a velocidade do som no ar sob temperatura de 0 ºC é aproximadamente 330 m/s, já a 25 ºC, sobe para 340 m/s. A relação entre a velocidade do som em mesmo meio em função da temperatura é:

em que vn é a velocidade do som sob uma temperatura Tn, em Kelvin. Então, a velocidade do som depende do meio e da temperatura. A equação geral está no módulo de Acústica.

A tabela a seguir expõe as diferenças comentadas entre luz e som:

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