Velocidad del sonido

La velocidad del sonido es la velocidad de propagación de las ondas sonoras, un tipo de ondas mecánicas longitudinales producido por variaciones de presión del medio. Estas variaciones de presión (captadas por el oído humano) producen en el cerebro la percepción del sonido.

En general, la velocidad del sonido es mayor en los sólidos que en los líquidos y en los líquidos es mayor que en los gases.

La velocidad del sonido en el aire (a una temperatura de 15 °C) es de 340 m/s (1.224 km/h)
En el aire, a 0 °C, el sonido viaja a una velocidad de 331 m/s y si sube en 1 °C la temperatura, la velocidad del sonido aumenta en 0,6 m/s.
En el agua (a 25 ºC) es de 1.493 m/s.
En la madera es de 3.900 m/s.
En el acero es de 5.100 m/s.
En el araldit es de 2.600 m/s.
En el hormigón es de 4.000 m/s.

Medida de la velocidad del sonido en el aire:
El primer método empleado para determinar la velocidad del sonido, se utilizaba un cañón. Un observador, colocado en una colina, media el lapso transcurrido entre el momento en que escuchaba el estampido del cañonazo. Conociendo la distancia al cañón, podía calcular la velocidad del sonido. Este procedimiento no era muy exacto, puesto que el viento desviaba la onda sonora, que describía, por tanto, una trayectoria curva. Además, las variaciones te temperatura originaban refracciones que apartaban la onda sonora de trayectoria rectilínea. La determinación de la velocidad del sonido al aire libre era importante por razones militares. Su conocimiento permitía localizar la artillería enemiga. Por ello, en 1864, Charles Regnault decidió hacer un cálculo más preciso. Utilizó un equipo con un artificio eléctrico para la medida del tiempo. El experimento se realizó en un tubo subterráneo, en las cercanías de París. El disparo de un fusil rompía un circuito de hilo, cruzado en la boca del arma, y entonces se movía una plumilla entintada sobre un tambor registrador, situado en el extremo del tubo. Cuando el sonido llegaba allí, vibraba un diafragma, y este movimiento también era registrado en el tambor. Puesto que la velocidad de rotación de éste era conocida, se calculaba fácilmente la del sonido. La velocidad del sonido se determina más correctamente usando dos reflectores parabólicos enfrentados, con una sirena de frecuencia constante en el foco de uno de ellos. También se coloca un micrófono en el foco de cada reflector, que utiliza, como resistencias de carga, parte del primario de un transformador. Cuando se conectan los auriculares a la otra bobina del transformador, el sonido que se percibe en ellos aumentará o disminuirá cuando uno de los reflectores se acerque o aleje del otro. Este es un ejemplo de interferencia en las ondas sonoras. Cuando el sonido de los auriculares va de un mínimo a un máximo, y vuelve a un mínimo, uno de los reflectores se ha movido, exactamente, una longitud de onda. Conociendo la frecuencia, se puede calcular la velocidad del sonido. Este es un método seguro, que puede aplicarse también para la determinación de la velocidad de los ultrasonidos.



Medida de la velocidad del sonido en el agua:
En el lago de Ginebra fue donde se midió, por primera vez, la velocidad el sonido en el agua. Se golpeaba una gran campana bajo esta, al mismo tiempo que se producía la ignición de una carga de pólvora. Un observador, usando una trompetilla cubierta con una membrana, cuyo extremo estaba sumergido en el agua, media el lapso transcurrido entre e momento en que se veía el fogonazo y el momento en que escuchaba la campana. El experimento se hacía en una gran extensión de agua, porque la velocidad del sonido, en ella, es relativamente alta: alrededor de mil seiscientos metros por segundo. Es importante conocer el valor exacto de la velocidad del sonido en el agua, para diseñar aparatos de sondeo. Los métodos actuales utilizan explosiones de cargas, simultáneas a una señal de radio. Las llegada del sonido se detecta mediante hidrófonos (micrófonos usados bajo el agua) y se mide el intervalo transcurrido. Los sonidos no cesan en el agua tan rápidamente como en el aire y alcanzan distancias mucho mayores. Por ello, es posible oír que el sonido de las hélices de un barco a una distancia de 15 a 18 kilómetros.