- Uma regra prática para se estimar a distância de um raio consiste em principiar a contar os segundos ao se perceber o relâmpago e parar quando se ouve o trovão. O número de segundos contados dividido por 3 dá a distância em quilômetros. Como se justifica esta regra? Qual a exatidão desta regra? Qual a velocidade do som em quilômetros por segundo? É importante a correção do tempo que a luz do raio leva para atingir o observador? (A velocidade da luz é cerca de
.)
Passo 1
Então, vamos lá! A questão fala sobre como estimar a distância de um raio usando o tempo entre ver o relâmpago e ouvir o trovão. Vamos precisar entender um pouco sobre a velocidade do som e da luz para resolver isso.
Passo 2
Primeiro, vamos entender por que contar os segundos entre o relâmpago e o trovão pode nos dar a distância. Quando um raio acontece, a luz viaja muito rápido e chega quase instantaneamente aos nossos olhos. Já o som do trovão leva um tempinho para percorrer a distância até a gente.
Passo 3
A regra diz que a distância em quilômetros é igual ao número de segundos dividido por 3. Isso porque a velocidade do som no ar é de aproximadamente 343 metros por segundo, mas para simplificar, usamos 3 segundos por quilômetro.
Passo 4
Para calcular a velocidade do som em quilômetros por segundo, usamos a fórmula:
Sabendo que 1 km = 1000 metros, e a velocidade do som é 343 m/s:
Arredondando, usamos 3 km/s na regra prática.
Passo 5
Quanto à exatidão da regra, ela é uma aproximação. A velocidade do som pode variar com a temperatura e a umidade do ar, então a distância calculada pode ter pequenos desvios. Mesmo assim, para uma estimativa rápida, a regra é bastante útil.
Passo 6
Sobre a correção do tempo que a luz leva para chegar até nós, não é necessário. Isso porque a velocidade da luz é extremamente rápida (
), então a luz do relâmpago chega quase que instantaneamente aos nossos olhos. A diferença de tempo é tão pequena que não afeta a contagem de segundos para calcular a distância.
Resposta
A regra é justificada pela diferença nas velocidades da luz e do som, usando uma aproximação de que o som viaja a cerca de 3 km/s. A exatidão é razoável para estimativas rápidas, considerando variações ambientais. A velocidade do som é aproximadamente
, e não é necessário corrigir o tempo para a chegada da luz, já que ela chega de forma praticamente instantânea.