Quem descobriu a velocidade do som?

A ideia de que o som demora tempo a chegar é antiquíssima: qualquer pessoa que veja um raio cair à distância pode confirmá-lo. Mas encontrar um número para isso exigiu instrumentos que só existiram a partir do século XVII. Marin Mersenne, um frade mínimo e correspondente de meia Europa científica, publicou por volta de 1636 um valor obtido medindo o atraso entre o relâmpago e o estampido de uma arma de fogo a uma distância conhecida; Pierre Gassendi fez o mesmo e constatou ainda que os sons graves e agudos chegam ao mesmo tempo, refutando uma antiga suposição aristotélica. Os valores de ambos rondavam os 450 m/s, um terço acima do valor real, já que os pêndulos e relógios da época eram imprecisos e não se tinha em conta o vento.

A Accademia del Cimento, em Florença, repetiu a experiência nos anos 1660 com Borelli e Viviani, usando uma medição do tempo mais precisa, e obteve valores próximos dos 350 m/s. O passo decisivo foi dado pelo clérigo William Derham, que entre 1704 e 1708 observou, do campanário da igreja de Upminster, disparos de canhão feitos a vários quilómetros de distância, fez a média de muitas medições em diferentes condições de vento e publicou em 1709 um valor equivalente a cerca de 348 m/s: praticamente o valor atual para o ar num dia ameno. Derham foi também o primeiro a documentar sistematicamente que a velocidade não dependia da intensidade do som nem da sua direção, mas sim do vento.

Isaac Newton foi o primeiro a deduzir a velocidade do som a partir das propriedades do ar nos Principia de 1687, obtendo cerca de 298 m/s, 15% abaixo do valor medido. A discrepância manteve-se um enigma durante mais de um século, até que Pierre-Simon Laplace apontou em 1816 que as compressões da onda ocorrem tão rapidamente que o ar não tem tempo de trocar calor: o processo é adiabático, não isotérmico, e o resultado de Newton deve ser multiplicado pela raiz quadrada da razão entre as capacidades térmicas específicas. Com essa correção, a fórmula concordou com as experiências, e é a que hoje utilizam os computadores de dados de voo de qualquer jato.

Ernst Mach fotografou nos anos 1880 as ondas de choque de projéteis supersónicos, e dele vem o nome dado à razão entre a velocidade de um objeto e a do som. Quando o Bell X-1, pilotado por Chuck Yeager, superou Mach 1 em 1947, o número que ultrapassou trazia consigo três séculos de medições: desde os disparos de Mersenne até às sondas de temperatura que hoje calculam a velocidade local do som várias vezes por segundo.