Quantas vezes a velocidade da luz é mais rápida que a velocidade do som?

A velocidade da luz é muitas vezes mais rápida que a velocidade do som
Por esse motivo, vemos o clarão de um relâmpago e, somente depois, ouvimos o trovão

Quantas vezes a velocidade da luz é mais rápida que a velocidade do som?

Em períodos de festa junina, os fogos de artifício são muito utilizados pelos foliões, que comemoram suas devoções com os estrondos e a luminosidade desses foguetes.

O estouro do foguete produz uma luz e um som. Dessa forma, se estamos a certa distância do local da festa, conseguimos ver a luz dos fogos de artifício e, em seguida, escutamos som da explosão desses artefatos.

Em uma tempestade, antes de ouvirmos o barulho do trovão, vemos o clarão do relâmpago. Por que vemos primeiro a luz e somente depois ouvimos o som?

Velocidade da luz e velocidade do som

Isso acontece porque a velocidade da luz é muito superior à velocidade do som. A velocidade da luz é de aproximadamente 300.000 Km/s, e a velocidade do som atinge cerca de 340 m/s (1.224 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 e Entre nuvens.

Um cálculo simples para saber 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. Vamos supor que decorram três segundos entre a descarga elétrica e o trovão. Multiplique o tempo pela velocidade do som: 3 x 340 = 1020. Podemos constatar, então, que a interação das cargas elétricas ocorreu a uma distância de 1 020 metros do observador.

Aplicação

Um grupo de soldados do exército está acampado em uma reserva ecológica. O sargento do grupo realizou o seguinte treinamento: utilizando um rádio amador, contactou outra equipe a vários metros de distância e ordenou que um foguete fosse lançado para cima. O tempo transcorrido entre a luz e o som foi de seis segundos. A equipe do sargento deverá orientar-se pelo foguete e determinar a distância aproximada do outro grupo. Como eles deverão fazer isso?

Solução

Partindo da ideia da velocidade do som, eles poderão marcar o tempo entre a luz do foguete e o som, que foi de seis segundos, e multiplicar esse tempo pela velocidade do som. 6 x 340 = 2040 metros

A outra equipe, portanto, está a uma distância de 2.040 metros.

Guerra da Ucrânia

O míssil hipersônico Khinjal, modelo usado pela Rússia e chamado por Putin de arma ideal, pode atingir um alvo a mais de 2 mil quilômetros de distância.

Os misseis hipersônicos podem voar na atmosfera superior a mais de cinco vezes a velocidade do som.

Fonte: Brasil ESCOLA
Luiz Paulo Moreira – Graduado em Matemática

26 maio 2018

Quantas vezes a velocidade da luz é mais rápida que a velocidade do som?

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A velocidade exata da luz no vácuo é de 299.792.458 metros por segundo, de acordo com os cientistas

"A velocidade máxima para tudo no nosso Universo tem um valor: 300 mil quilômetros por segundo", disse o físico teórico britânico Jim Al-Khalili ao programa de rádio da BBC Os Casos Curiosos de Rutherford e Fry, quando consultado sobre a possibilidade de que algo possa viajar mais rápido que a luz.

"Nada pode ir mais rápido, porque essa é a velocidade do próprio tecido do espaço-tempo. E a luz viaja a essa velocidade. Não é que a luz seja especial nesse sentido, é a própria velocidade que é especial em nosso Universo. Pode haver outros universos nos quais a velocidade máxima seja diferente."

Mas por que há limite de velocidade?

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"Isso nos leva à Teoria da Relatividade Especial de Albert Einstein, de 1905, que diz que a velocidade da luz é o que conecta o tempo e o espaço", explica.

No século 17, o físico britânico Isaac Newton disse que o tempo e o espaço eram independentes. Einstein afirmou que, na verdade, o tempo e o espaço estão intimamente conectados, e o que os une - e que nos permite observar isso - é a velocidade da luz.

"Se você viaja a uma velocidade o mais próxima possível da luz, coisas estranhas acontecem", afirma Al-Khalili.

Alongamento do espaço e do tempo

Para entender essas coisas estranhas, o cosmólogo Andrew Pontzen sugere um experimento imaginário em uma viagem de trem.

"Imagine que você está viajando em um trem e joga uma bola dentro do vagão. Você observa o movimento dela e, para você, parece que ela vai na mesma velocidade todas as vezes em que você a joga. Mas suponha que alguém esteja parado fora do trem, na plataforma de uma estação, e essa pessoa também vê a bola", descreve.

"Essa pessoa verá a bola se movendo não na velocidade na qual você a jogou, mas na velocidade em que o trem viaja combinada à velocidade que você atirou a bola, porque obviamente os dois movimentos estão ocorrendo ao mesmo tempo."

Tudo isso já pode soar normal para quem conhece a Teoria da Relatividade. Mas os problemas começam quando você aumenta a velocidade do trem.

Quando mais você se aproxima da velocidade da luz, menos a bola deixa de rolar na velocidade combinada. É como se algo a impedisse de ir mais rápido.

"Mesmo que o trem esteja um pouco mais lento que a velocidade da luz, o que é mais realista, e você joga a bola, você não vai mais ter a combinação da velocidade em que a jogou com a velocidade do trem. Fica cada vez mais difícil para a bola acelerar na medida em que o trem se aproxima da velocidade da luz", afirma Pontzen.

"É um efeito muito estranho, que está ligado ao alongamento do espaço e do tempo."

E o mais estranho é que, na medida em que você se aproxima da velocidade da luz, o trem começa a ficar meio... mole.

"Para quem está de fora, o trem viajando na velocidade da luz pareceria estar sendo esmagado e ficando menor na direção para onde ele está se movendo. Ao mesmo tempo, parecerá que sua massa está aumentando mais e mais", explica Ponzen.

"Este é outro motivo pelo qual você não pode andar mais rápido que a velocidade da luz. Se você tentar, parece que sua massa aumenta. Isso faz com que seja mais difícil, por exemplo, que o nosso trem se mova mais rápido."

Segundo o cosmólogo, isso se deve à extensão da famosa equação de Einstein E = mc² (Energia é igual a massa vezes a velocidade da luz ao quadrado).

Na verdade, a equação completa é E²=(mc²)²+(pc)². A parte final é a que descreve como a massa do objeto muda quando há movimento envolvido, segundo Ponzen.

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Equação famosa de Einstein tem uma parte "menos lembrada", que descreve como a massa de um objeto muda quando há movimento envolvido

Mais estranho ainda é o que ocorre com o tempo. Se você pudesse viajar na velocidade da luz, experimentaria toda a história do Universo em um instante. Isso por que todas as leis de causa e efeito se quebrariam, e as noções de passado e de futuro não teriam mais sentido.

Mas, para isso, seria preciso ter massa e energia infinitas. É por isso que o limite universal de velocidade é uma espécie de fundamento da Física.

A luz não tem massa. Por isso, consegue viajar neste limite de velocidade cósmico.

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Alarme falso

Até onde sabemos, não há nada que possa viajar mais rápido que a velocidade da luz. Mas, por um breve momento, acreditou-se que sim.

Em 2011, foi anunciada uma descoberta que ameaçou anular tudo o que sabemos sobre a velocidade da luz, a Teoria da Relatividade e toda a física moderna.

Na Suíça, físicos europeus conduziam um experimento chamado Oscillation Project with Emulsion-tRacking Apparatus (Opera, na sigla em inglês), para estudar o fenômeno da oscilação de neutrinos.

Diferentemente das partículas de luz, os neutrinos são partículas que possuem uma pequena quantidade de massa. Por isso, segundo a Teoria da Relatividade Especial de Einstein, deveriam viajar a uma velocidade menor que a da luz.

No entanto, naquele ano, o projeto chamou a atenção de toda a comunidade internacional quando anunciou a detecção de neutrinos se movimentando em uma velocidade superior à da luz.

"Os pesquisadores que realizaram esse experimento com neutrinos na Suíça e na Itália publicaram os resultados, e todos ficaram muito emocionados: isso ia revolucionar a Física", relembra Jim Al-Khalili.

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Em 2011, a Física moderna esteve a ponto de ser completamente questionada por causa do cabo de um relógio digital em um laboratório, que estava mal conectado

"Mas eles conseguiram aquele resultado por causa de um cabo frouxo de um relógio digital em um computador num laboratório italiano. Quando alguém percebeu e o conectou corretamente, tudo voltou à normalidade e ficou comprovado que os neutrinos estavam viajando a uma velocidade mais baixa que a da luz."

Toda a Física moderna foi questionada, portanto, por causa de um cabo de fibra ótica solto, que fez com que a passagem do tempo fosse registrada de maneira incorreta.

Mas isso foi justamente uma amostra da ciência funcionando como deve funcionar.

"A ciência é cometer erros e aprender com eles. É preciso ter provas muito fortes para derrubar um século de Física, mas isso não significa dizer que nunca acontecerá", afirma Al-Khalili.

"Desde que Einstein formulou sua teoria tentamos provar que ela está errada e não conseguimos, mas nunca devemos deixar de tentar."

Quantas vezes a velocidade da luz é mais rápido que a do som?

Por que vemos primeiro a luz e somente depois ouvimos o som? Isso acontece porque a velocidade da luz é muito superior à velocidade do som. A velocidade da luz é de aproximadamente 300.000 Km/s, e a velocidade do som atinge cerca de 340 m/s (1224 Km/h).

Por que a velocidade da luz é mais rápida que a do som?

A explicação é bem simples. O que ocorre é que a luz se propaga em uma velocidade muito maior do que o som. Enquanto a luz se propaga em uma velocidade de 299.792.458 metros por segundo (quase 300.000 Km/s) no vácuo, o som se propaga no ar a uma velocidade de aproximadamente 340 m/s.

O que é mais rápido do que a velocidade da luz?

É possível viajar mais rápido que a velocidade da luz? Oficialmente, não podemos viajar mais rápido que a luz, exceto partículas em um meio que não o vácuo, como a água.

Qual seria a velocidade da luz?

A velocidade da luz é uma constante, mas é uma constante dependente do meio em que ela se propaga. Como assim? Denotada por c, a velocidade da luz do vácuo é de 299.792,458 km por segundo (na maioria dos cálculos do Ensino Médio, podemos usar 300 mil km/s).