FISICA II
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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