1.2 Velocidad del sonido

La razón de que las ondas sonoras se propaguen en el aire es que, según indica la teoría cinética de la materia, las moléculas del aire están en continuo movimiento y, al chocar entre ellas, transmiten las ondas sonoras.

Sin embargo, la velocidad de la onda sonora es dependiente del medio en el que se propaga. Vas a comprobarlo en la siguiente animación, en la que se muestra cómo una misma onda sonora se transmite por tres medios diferentes: aire, agua y acero.

Para hacerla funcionar, en primer lugar debes introducir en el cuadro Distance= la distancia en metros que va a recorrer la onda, para después hacer clic sobre el martillo para comenzar la animación. Hazlo primero para una distancia de 2000 m.


Animación 3. LTS Scotish Government. Permiso uso educativo

Puedes observar cómo el sonido no se transmite a la misma velocidad por todos los medios, sino que lo hace mucho más rápidamente en los sólidos que en los líquidos, y más lentamente en los gases.

¿Comprendes ahora por qué en las películas del oeste los indios pegaban el oído a los raíles del tren para saber con mucha antelación cuándo iba a llegar?

Icono de iDevice Ejemplo o ejercicio resuelto
A partir de los datos de la animación anterior, calcula la velocidad de transmisión del sonido en los tres medios: aire, agua y acero

Puede darse una expresión matemática para calcular la velocidad del sonido en función del estado en el que se encuentre la materia:

1) Velocidad de propagación en los sólidos

Viene dada por la ecuación , donde J es el módulo de Young, que mide la rigidez del material y ρ la densidad del sólido.

2) Velocidad de propagación en los líquidos

Determinada por la expresión , donde B es el módulo de compresibilidad del líquido y ρ su densidad.

3) Velocidad de propagación en los gases

Viene dada por la ecuación , donde γ es coeficiente adiabático del gas, R la constante de los gases, T la temperatura en Kelvin y M la masa molar del gas.

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Observa que la velocidad de propagación del sonido depende únicamente de las propiedades del medio por el que se transmite y no de su intensidad u origen.

En el caso particular de transmisión del sonido en los gases, la velocidad aumenta con la temperatura y es mayor cuanto menor sea la masa molar del gas (esto es, cuanto más ligero sea).


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Imagen . Narstco Dominio público

Calcula la velocidad con que se propaga el sonido en una barra de acero, sabiendo que su módulo de Young tiene un valor de 20·1010 N·m-2 y su densidad es de 7.8·103 kg·m-3.

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Calcula la velocidad con que se propaga el sonido en el agua, sabiendo que su módulo de compresibilidad (B) tiene un valor de 0.22·1010 N·m-2 y su densidad es de 103 kg·m-3.

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Calcula la velocidad con que se propaga el sonido en el aire a la temperatura de 25 ºC, si su masa molar (M) es de 28.8·10-3 kg·mol-1 y su coeficiente adiabático = 1.4. Dato: R = 8.31 J·mol-1