Medir la velocidad del sonido
El sonido, como todas las ondas, viaja a cierta velocidad y tiene las propiedades de frecuencia y longitud de onda. Se puede observar una prueba directa de la velocidad del sonido al ver un espectáculo de fuegos artificiales (Figura \PageIndex{1}\)). Se ve el destello de una explosión mucho antes de oír su sonido y posiblemente de sentir la onda de presión, lo que implica tanto que el sonido viaja a una velocidad finita como que es mucho más lento que la luz.
La diferencia entre la velocidad de la luz y la del sonido también puede experimentarse durante una tormenta eléctrica. El destello de la luz se ve a menudo antes del trueno. Es posible que hayas oído que si cuentas el número de segundos entre el destello y el sonido, puedes estimar la distancia a la fuente. Cada cinco segundos se convierte en una milla. La velocidad de cualquier onda está relacionada con su frecuencia y longitud de onda mediante
donde \(v\) es la velocidad de la onda, \(f\) es su frecuencia, y \(\lambda\) es su longitud de onda. Recordemos que la longitud de onda es la longitud de la onda medida entre puntos idénticos. Por ejemplo, para una onda de agua superficial o una onda sinusoidal en una cuerda, la longitud de onda puede medirse entre dos puntos secuenciales convenientes con la misma altura y pendiente, como entre dos crestas secuenciales o dos valles secuenciales. Del mismo modo, la longitud de onda de una onda sonora es la distancia entre partes secuenciales idénticas de una onda, por ejemplo, entre compresiones secuenciales (Figura \(\PageIndex{2}\)). La frecuencia es la misma que la de la fuente y es el número de ondas que pasan por un punto por unidad de tiempo.
Significado de la velocidad del sonido
El sonido, como todas las ondas, viaja a cierta velocidad y tiene las propiedades de frecuencia y longitud de onda. La velocidad del sonido se puede comprobar directamente al ver un espectáculo de fuegos artificiales (figura). Se ve el destello de una explosión mucho antes de oír su sonido y posiblemente sentir la onda de presión, lo que implica tanto que el sonido viaja a una velocidad finita como que es mucho más lento que la luz.
La diferencia entre la velocidad de la luz y la del sonido también puede experimentarse durante una tormenta eléctrica. El destello de la luz se ve a menudo antes del trueno. Es posible que hayas oído que si cuentas el número de segundos entre el destello y el sonido, puedes estimar la distancia a la fuente. Cada cinco segundos se convierte en una milla. La velocidad de cualquier onda está relacionada con su frecuencia y longitud de onda mediante
donde v es la velocidad de la onda, f es su frecuencia y [latex]\lambda[/latex] es su longitud de onda. Recordemos que la longitud de onda es la longitud de la onda medida entre puntos idénticos. Por ejemplo, para una onda superficial de agua o una onda sinusoidal en una cuerda, la longitud de onda se puede medir entre dos puntos secuenciales convenientes con la misma altura y pendiente, como entre dos crestas secuenciales o dos valles secuenciales. Del mismo modo, la longitud de onda de una onda sonora es la distancia entre partes secuenciales idénticas de una onda, por ejemplo, entre compresiones secuenciales (figura). La frecuencia es la misma que la de la fuente y es el número de ondas que pasan por un punto por unidad de tiempo.
Velocidad del sonido temperatura humedad fórmula
La fórmula de Newton para la velocidad del sonido, $v=sqrt{RT/M}$, es errónea porque supone la compresión isotérmica y la rarefacción del gas (el módulo aparente isotérmico de un ideal es p). Fue corregido por Laplace.
La velocidad del sonido en el aire aumenta ligeramente con el aumento de la humedad. Esto se debe a la disminución de la masa molecular media del aire debido al aumento del contenido de humedad (la masa molecular del aire es de 29 g/mol, mientras que la del agua es de 18 g/mol). La velocidad del sonido en el aire es independiente de la presión.
Una fuente de sonido de frecuencia 600 Hz se coloca dentro del agua. La velocidad del sonido en el agua es de 1500 m/s y en el aire es de 300 m/s. La frecuencia del sonido registrada por un observador que se encuentra en el aire es
La frecuencia es una característica de la fuente y no cambia cuando el sonido se transmite de un medio a otro. Como tanto la fuente como el observador están inmóviles, la frecuencia del sonido registrada por el observador es igual a la frecuencia de la fuente, que es de 600 Hz.
Velocidad del sonido del agua
Para determinar la velocidad del sonido en un medio determinado, necesitamos conocer las propiedades elásticas del medio y su densidad. Las propiedades elásticas de un medio determinan si éste se deforma o pierde su forma debido a fuerzas externas. El sonido se desplaza más rápido en medios con gran elasticidad y mínima deformación, como el acero. El sonido viaja más lentamente en medios menos rígidos que se deforman fácilmente, como el caucho. El sonido viaja más lentamente en medios con mayor densidad.
Sir Isaac Newton propuso una fórmula sencilla para calcular la velocidad del sonido. Años más tarde, Pierre-Simon Laplace revisaría la fórmula de Newton y la nueva fórmula recibiría el nombre de ecuación Newton-Laplace.
En la segunda mitad del siglo XVII, Sir Isaac Newton publicó su famosa obra Principia Mathematica. Newton pensó que había predicho correctamente la velocidad del sonido a través de un medio: sólido, líquido o gaseoso. Si conocía la densidad del medio y la presión que actuaba sobre la onda sonora, creía poder determinar la velocidad del sonido calculando la raíz cuadrada de la presión dividida por la densidad del medio: