IV.MARCO TEORICO

VELOCIDAD DEL SONIDO

La velocidad del sonido es la velocidad de propagación de las ondas mecánicas longitudinales, producidas por variaciones de presión del medio; Estas variaciones de presión generan en el cerebro la sensación del sonido. La velocidad de propagación de la onda Sonora depende de las características del medio en el que se realiza dicha propagación y no de las características de la onda o de la fuerza que la genera. Otro dato importante es que la velocidad del sonido varía dependiendo del medio a través del cual viajen las ondas sonoras.

Entre la velocidad de propagación (v) de una onda, su longitud de onda, (λ) y su frecuencia (ƒ) existe la relación.

V = λ×f

De modo que, si somos capaces de medir λ y f, podremos calcular la velocidad de propagación V.

Si el medio en que en que se propaga la onda sonora es un gas, tal como el aire, la velocidad de propagación viene dada por:

V=√ βρDónde:

β = el módulo de compresibilidad del medio.

ρ = densidad.

Si admitimos que las transformaciones que acompañan a la propagación del sonido en el aire (es decir, las comprensiones y enrarecimientos) tienen carácter adiabático (ya que son muy rápidas) y que el aire se comporta como un gas ideal, entonces podremos describir.

Β = γ × P

Donde γ es llamado coeficiente adiabático y representa el coeficiente entre los calores molares a presión y a volumen constante γ = Cp /Cv (su valor puede ser 1.4 si se trata de gas diatómico y 1.66 si es monoatómico) y P es la presión del gas (la presión atmosférica).

La velocidad del sonido en un gas no es constante, sino que depende de la temperatura. De la ecuación de un gas ideal:

PV=RTn

Dónde:

V: volumen

m: masa

R: constante universal de los gases

T: temperatura

P: presión

Y sabemos también:

ρ=mV

n= mM

ρ: densidad

n: número de moles

M: peso molecular del gas

Remplazamos:

P= RTρM

Sabemos que:Β = γ × P

V=√ βρEntonces:

B=Y × RTρM

Es:

V=√ RT YM

La velocidad del sonido en los líquidos

Medio Velocidad en el aire (m/s)

Agua 1.493

Mercurio 1.450

Alcohol metílico 1.143

La velocidad del sonido en los solidos

Medio Velocidad en el aire (m/s)

Hierro 5.950

Oro 3.240

Acero 5.106

Aluminio 4.000

Plomo 1.960

Madera 3.700

Tabla de relación gas velocidad

Gas Velocidad de propagación del sonido (m/s) a la presión de 1 atm

Aire (0º C)331

Alcohol etílico (97º C) 269

Amoniaco (0º C) 415

Gas carbónico (0º C) 259

Helio (0º C) 965

Hidrógeno (0º C) 1284

Neón (0º C) 435

Nitrógeno (0º C) 334

Oxígeno (0º C) 316

Vapor de agua (134ºC) 494