martes, 8 de noviembre de 2011

Rapidez del sonido

Casi todos los sonidos que escuchamos se transmiten a través del aire. Pero el sonido se transmite con más intensidad y más aprisa en el metal que en el aire. 
El sonido no se propaga en el vacío, siempre debe existir un medio. Éste se transmite con más rapidez en los líquidos que en los gases, y todavía más aprisa en los sólidos.
La rapidez del sonido en aire seco a 0°C es de aproximadamente 330 metros por segundo, o 1200 Km/h. Pero esta rapidez es ligeramente mayor cuando el aire contiene vapor de agua y aumenta también con la temperatura, pues las moléculas de aire caliente, que se mueven más aprisa, chocan unas con otras más a menudo y por tanto transmiten un impulso en menos tiempo. Por cada grado de incremento en la temperatura del aire arriba de 0ºC, la rapidez del sonido aumenta en 0.60 m/s. así pues, en el aire a la temperatura normal de 20ºC el sonido se propaga a unos 340 m/s.
La rapidez del sonido en un material específico no depende de la densidad del material, sino de su elasticidad, que es la capacidad de un material para cambiar de forma en respuesta a una fuerza aplicada y recuperar su forma original una vez que la fuerza desaparece.
En los materiales elásticos los átomos están relativamente juntos y responden con prontitud a los movimientos de los demás, por lo cual transmiten la energía con pocas pérdidas. El sonido se propaga con una rapidez alrededor de 15 veces mayor en el acero (el acero es muy elástico) que en el aire, y unas cuatro veces más aprisa en el agua que en el aire. 





velocidad en el sonido de los gases 
En los gases la ecuación de la velocidad del sonido es la siguiente:1
Siendo γ el coeficiente de dilatación adiabática, R la constante universal de los gases, 
T la temperatura en kelvin y M la masa molar del gas. Los valores típicos para la atmósfera 
estándar a nivel del mar son los siguientes:
γ = 1.4
R = 8.314 J/mol·K = 8.314 kg·m2/mol·K·s2
T = 293.15 K (20 °C)
M = 0.029 kg/mol para el aire

velocidad del sonido en los  sólidos


En sólidos la velocidad del sonido está dada por:
donde E es el módulo de Young y ρ es la densidad. De esta manera se puede calcular la
 velocidad del sonido para el acero, que es aproximadamente de 5,148 m/s.

velocidad del sonido en los líquidos 
La velocidad del sonido en el agua es de interés para realizar mapas del fondo del océano.
 En agua salada, el sonido viaja a aproximadamente 1,500 m/s y en agua dulce a 1,435 m/s.
 Estas velocidades varían principalmente según la presióntemperatura y salinidad.
La velocidad del sonido (v) es igual a la raíz cuadrada del Módulo de compresibilidad 
(K) entre densidad (ρ).





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