A velocidade do som no ar é igual a
e, na água, é
. (a) Qual dos dois meios possui o maior “índice de refração” para a propagação do som? (b) Para que ocorra a reflexão interna total, a onda sonora deve incidir do ar para a água ou da água para o ar? (c) Qual seria o ângulo crítico para uma onda sonora incidente na interface entre o ar e a água?
Passo 1
O enunciado fornece as velocidades do som no ar
e na água
e pede:
– (a) comparar os índices de refração relativos desses meios,
– (b) determinar de que meio para que meio ocorre reflexão interna total,
– (c) calcular o ângulo crítico.
Vamos usar a definição de índice de refração para ondas sonoras , a lei de Snell para som
– (a) comparar os índices de refração relativos desses meios,
– (b) determinar de que meio para que meio ocorre reflexão interna total,
– (c) calcular o ângulo crítico.
Vamos usar a definição de índice de refração para ondas sonoras
e a condição de reflexão interna total.
Passo 2
Definindo
(com
constante comum), temos
Logo
: o ar tem o maior índice de refração relativo para o som.
Passo 3
Para ter reflexão interna total, na lei de Snell
é preciso que
, pois então existe um
tal que
e a refração fica impossível. Como
, a reflexão interna total só ocorre quando a onda vai da água para o ar.
Passo 4
O ângulo crítico
satisfaz
. Da lei de Snell,
logo
Resposta
(a) O ar possui o maior índice de refração para o som.
(b) A reflexão interna total ocorre da água para o ar.
(c) .
(b) A reflexão interna total ocorre da água para o ar.
(c)