Como o som pode ser refratado ao passar por camadas de ar com diferentes temperaturas?

Passo 1

Beleza, vamos lá! A questão pergunta como o som pode ser refratado quando passa por camadas de ar com diferentes temperaturas. Isso está relacionado à matéria de ondas sonoras e refração. Para resolver, vamos entender como a temperatura do ar afeta a velocidade do som e como isso causa a refração.

Passo 2

Primeiro, precisamos saber que a velocidade do som no ar depende da temperatura. Quanto mais quente o ar, mais rápido o som viaja. A fórmula que relaciona a velocidade do som $ v $ com a temperatura $ T $ em Celsius é:
v
Isso significa que se a temperatura muda, a velocidade do som também muda.

Passo 3

Agora, vamos pensar em camadas de ar com diferentes temperaturas. Imagine duas camadas: uma mais quente e outra mais fria. Quando o som passa de uma camada quente para uma fria, a velocidade do som diminui.
Segundo o Princípio da Refração de Snell para Ondas Sonoras, se o som passa de um meio onde viaja mais rápido para um onde viaja mais devagar, ele se curva em direção à normal (a linha perpendicular à superfície entre as camadas).

Passo 4

Por outro lado, se o som passa de uma camada fria para uma quente, a velocidade do som aumenta. Nesse caso, a onda sonora se curva para longe da normal.

Passo 5

Essa curvatura das ondas sonoras devido à mudança de velocidade é o que chamamos de refração sonora. É parecido com como a luz se curva ao passar por diferentes materiais, como do ar para a água.

Resposta

Então, o som é refratado ao passar por camadas de ar com diferentes temperaturas porque a velocidade do som varia com a temperatura do ar. Essa variação faz com que as ondas sonoras se curvem, mudando de direção quando entram em uma camada onde a velocidade é diferente.

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