{"id":38481,"date":"2016-03-08T17:00:49","date_gmt":"2016-03-08T20:00:49","guid":{"rendered":"https:\/\/espacoecologico.com.br\/arquivo\/?p=38481"},"modified":"2016-03-07T21:10:40","modified_gmt":"2016-03-08T00:10:40","slug":"o-que-acontece-quando-a-velocidade-do-som-e-da-luz-tem-seus-limites-ultrapassados","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/espacoecologico.com.br\/arquivo\/o-que-acontece-quando-a-velocidade-do-som-e-da-luz-tem-seus-limites-ultrapassados\/","title":{"rendered":"O que acontece quando a velocidade do som e da luz tem seus limites ultrapassados?"},"content":{"rendered":"

\"\"<\/a>Por volta de 1840, o f\u00edsico e matem\u00e1tico austr\u00edaco Christian Doppler (1803-\u00ad1853) explicou um fen\u00f4meno que \u00e9 familiar a qualquer pessoa que j\u00e1 tenha prestado aten\u00e7\u00e3o ao som da sirene de uma ambul\u00e2ncia ou ao ru\u00eddo do motor de um carro de f\u00f3rmula 1: a frequ\u00eancia com que uma onda \u00e9 percebida por um observador depende n\u00e3o s\u00f3 da frequ\u00eancia com que ela \u00e9 produzida pela fonte, mas tamb\u00e9m do movimento relativo entre o observador e a fonte.<\/p>\n

Vejamos um caso pr\u00e1tico dessa conclus\u00e3o. Imagine um diapas\u00e3o<\/p>\n

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\"Velozes<\/dt>\n
Em A, os dois observadores percebem a mesma frequ\u00eancia do som original quando a fonte sonora est\u00e1 em repouso em rela\u00e7\u00e3o a eles. Em B, se a fonte sonora se move em dire\u00e7\u00e3o a um deles, as frentes de onda s\u00e3o compactadas de um lado e espa\u00e7adas do outro, causando percep\u00e7\u00f5es distintas nos observadores com rela\u00e7\u00e3o \u00e0 frequ\u00eancia do som \u2013 mais agudo para Alice e mais grave para Beto.<\/dd>\n<\/dl>\n

vibrando com certa frequ\u00eancia. Isso faz com que o ar ao redor dele vibre com a mesma frequ\u00eancia e, portanto, produza um som que se propaga no ar a uma velocidade por volta de 340 m\/s. As membranas timp\u00e2nicas (ou \u2018t\u00edmpanos\u2019) de dois observadores (Alice e Beto) \u2013 a certa dist\u00e2ncia do diapas\u00e3o e em repouso em rela\u00e7\u00e3o a ele \u2013, passar\u00e3o a vibrar na mesma frequ\u00eancia, ao serem alcan\u00e7adas pela onda (figura 1A).<\/p>\n

Agora, imagine que o diapas\u00e3o, ainda vibrando, aproxima\u00adse de Alice e se afasta de Beto. O resultado \u00e9 que as frentes de onda ficar\u00e3o menos espa\u00e7adas para a primeira e mais espa\u00e7adas para o segundo. Nessa situa\u00e7\u00e3o, os dois observadores escutar\u00e3o sons diferentes. Para Alice, o som parecer\u00e1 ter uma frequ\u00eancia maior (som mais agudo) do que a frequ\u00eancia do diapas\u00e3o, enquanto Beto perceber\u00e1 uma frequ\u00eancia menor, ou seja, um som mais grave (figura 1B).<\/p>\n

Esse fen\u00f4meno \u2013 conhecido como \u2018efeito Doppler\u2019 \u2013 explica por que o som da sirene de uma ambul\u00e2ncia ou do motor de um carro de corrida come\u00e7a agudo quando esses ve\u00edculos v\u00eam em nossa dire\u00e7\u00e3o \u00a0e vai se tornando mais grave \u00e0 medida \u00a0que eles se afastam de n\u00f3s.<\/p>\n

Rompendo barreiras<\/h3>\n

Se a fonte sonora acelera em dire\u00e7\u00e3o a Alice, os intervalos entre duas frentes de onda sucessivas v\u00e3o se tornando progressivamente menores. Em algum momento, a frequ\u00eancia ser\u00e1 t\u00e3o alta que exceder\u00e1 a sensibilidade auditiva humana. Teremos, ent\u00e3o, um ultrassom, ou seja, uma onda que oscila mais de 20 mil vezes por segundo\u00a0(20 mil hertz).<\/p>\n

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\"Velozes<\/a><\/dt>\n
Em A, fonte sonora movendo-se na velocidade do som. Em B, em velocidade supers\u00f4nica, com a onda de choque c\u00f4nica.<\/dd>\n<\/dl>\n

Quando a velocidade da fonte alcan\u00e7ar a velocidade de propaga\u00e7\u00e3o da pr\u00f3pria onda \u2013 isto \u00e9, quando a fonte estiver se movendo com a velocidade do som (mach 1) \u2013, as frentes de onda se somar\u00e3o e produzir\u00e3o uma frente de onda sobreposta (figura 2A). A velocidades superiores \u00e0 velocidade do som, essa frente sobreposta (onda de choque) avan\u00e7ar\u00e1 na dire\u00e7\u00e3o de Alice na forma de um cone (figura 2B). O ar atingido por essa onda de choque sofrer\u00e1 um aumento abrupto da press\u00e3o, que, ao alcan\u00e7ar o ouvido de um observador, ser\u00e1 percebido como o estampido caracter\u00edstico do rompimento da barreira do som.<\/p>\n

Deslocada para o vermelho<\/h3>\n

Algo semelhante acontece com a luz vis\u00edvel, que \u00e9 uma onda eletromagn\u00e9tica e cujas frequ\u00eancias est\u00e3o associadas \u00e0s cores percebidas por nossos olhos. Uma fonte que emite apenas luz amarela, digamos, e se aproxima de n\u00f3s em grande velocidade ser\u00e1 percebida como outra cor \u2013 em uma frequ\u00eancia mais alta, na dire\u00e7\u00e3o da extremidade violeta do espectro. Se a mesma fonte se afastasse de n\u00f3s, ela seria percebida como uma cor de frequ\u00eancia mais baixa, na dire\u00e7\u00e3o da extremidade vermelha do espectro.<\/p>\n

Foi essa aplica\u00e7\u00e3o do efeito Doppler para a an\u00e1lise da luz recebida por n\u00f3s de gal\u00e1xias distantes que levou \u00e0 ideia de que o universo est\u00e1 em expans\u00e3o. Esses trabalhos foram feitos, no final da d\u00e9cada \u00a0de 1920, pelo astr\u00f4nomo norte-\u00adamericano Edwin Hubble (1889\u00ad1953).<\/p>\n

Efeito \u00f3ptico<\/h3>\n
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\"Velozes<\/dt>\n
Luz azulada caracter\u00edstica da radia\u00e7\u00e3o de Cherenkov no reator do laborat\u00f3rio nacional de idaho (EUA). o efeito \u00e9 causado por part\u00edculas emitidas por esse equipamento que viajam com velocidades superiores \u00e0 velocidade da luz na \u00e1gua. (foto: Idaho National Laboratory)<\/dd>\n<\/dl>\n

Uma part\u00edcula material n\u00e3o pode se propagar com velocidade superior \u00e0 da luz no v\u00e1cuo (c), que \u00e9 aproximadamente 300 mil km\/s. Mas, em qualquer outro meio, a luz se propaga com velocidade menor do que c, o que torna poss\u00edvel uma part\u00edcula se mover com velocidade superior \u00e0 da luz naquele meio. De fato, uma part\u00edcula carregada se movendo com velocidade superior \u00e0 da luz em um meio pode provocar a excita\u00e7\u00e3o dos \u00e1tomos do meio e a consequente emiss\u00e3o de ondas luminosas. Como a velocidade de deslocamento da part\u00edcula \u00e9 maior do que a das frentes \u00a0de onda da luz no meio, observaremos \u00a0um efeito \u00f3ptico an\u00e1logo \u00e0 onda de choque da fonte supers\u00f4nica.<\/p>\n

Esse efeito \u00e9 chamado radia\u00e7\u00e3o (ou luz) Cherenkov (ver \u2018Luz dos raios c\u00f3smicos\u2019 nesta edi\u00e7\u00e3o). O efeito Cherenkov \u00e9 observado, por exemplo, em reatores \u00a0nucleares , em que part\u00edculas \u00a0extre\u00ad mamente energ\u00e9ticas e velozes atra\u00ad vessam \u00a0um meio como a \u00e1gua, na qual a velocidade da luz \u00e9 cerca de 225 mil km\/s.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Por volta de 1840, o f\u00edsico e matem\u00e1tico austr\u00edaco Christian Doppler (1803-\u00ad1853) explicou um fen\u00f4meno<\/p>\n","protected":false},"author":2,"featured_media":38482,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":[],"categories":[],"tags":[],"uagb_featured_image_src":{"full":["https:\/\/espacoecologico.com.br\/arquivo\/wp-content\/uploads\/2016\/03\/veloses_furiosos.jpg",415,265,false],"thumbnail":["https:\/\/espacoecologico.com.br\/arquivo\/wp-content\/uploads\/2016\/03\/veloses_furiosos-150x150.jpg",150,150,true],"medium":["https:\/\/espacoecologico.com.br\/arquivo\/wp-content\/uploads\/2016\/03\/veloses_furiosos-300x192.jpg",300,192,true],"medium_large":["https:\/\/espacoecologico.com.br\/arquivo\/wp-content\/uploads\/2016\/03\/veloses_furiosos.jpg",415,265,false],"large":["https:\/\/espacoecologico.com.br\/arquivo\/wp-content\/uploads\/2016\/03\/veloses_furiosos.jpg",415,265,false],"1536x1536":["https:\/\/espacoecologico.com.br\/arquivo\/wp-content\/uploads\/2016\/03\/veloses_furiosos.jpg",415,265,false],"2048x2048":["https:\/\/espacoecologico.com.br\/arquivo\/wp-content\/uploads\/2016\/03\/veloses_furiosos.jpg",415,265,false],"cream-magazine-thumbnail-2":["https:\/\/espacoecologico.com.br\/arquivo\/wp-content\/uploads\/2016\/03\/veloses_furiosos.jpg",415,265,false],"cream-magazine-thumbnail-3":["https:\/\/espacoecologico.com.br\/arquivo\/wp-content\/uploads\/2016\/03\/veloses_furiosos.jpg",415,265,false],"cream-magazine-thumbnail-4":["https:\/\/espacoecologico.com.br\/arquivo\/wp-content\/uploads\/2016\/03\/veloses_furiosos.jpg",415,265,false]},"uagb_author_info":{"display_name":"","author_link":"https:\/\/espacoecologico.com.br\/arquivo\/author\/"},"uagb_comment_info":0,"uagb_excerpt":"Por volta de 1840, o f\u00edsico e matem\u00e1tico austr\u00edaco Christian Doppler (1803-\u00ad1853) explicou um fen\u00f4meno","_links":{"self":[{"href":"https:\/\/espacoecologico.com.br\/arquivo\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/38481"}],"collection":[{"href":"https:\/\/espacoecologico.com.br\/arquivo\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/espacoecologico.com.br\/arquivo\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/espacoecologico.com.br\/arquivo\/wp-json\/wp\/v2\/users\/2"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/espacoecologico.com.br\/arquivo\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=38481"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/espacoecologico.com.br\/arquivo\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/38481\/revisions"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/espacoecologico.com.br\/arquivo\/wp-json\/wp\/v2\/media\/38482"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/espacoecologico.com.br\/arquivo\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=38481"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/espacoecologico.com.br\/arquivo\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=38481"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/espacoecologico.com.br\/arquivo\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=38481"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}