¿Qué condiciones permiten que el sonido viaje más rápido?

Escrito por john brennan | Traducido por silvina ramos
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¿Qué condiciones permiten que el sonido viaje más rápido?
En un gas, la presión elevada hace que las ondas sonoras viajen más rápido. (Adam Gault/Digital Vision/Getty Images)

Normalmente, la velocidad del sonido en el aire es de 343 metros por segundo, pero esto solamente es cierto cuando la temperatura atmosférica es normal. En otros medios y bajo otras condiciones, el sonido puede viajar más rápido (o más lento) que lo normal. Un ejemplo común es el océano, en el cual el sonido puede viajar más rápido que en el aire.

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Naturaleza del sonido

Los sonidos son ondas mecánicas que se propagan a través de líquidos, gases y sólidos. A diferencia de la radiación electromagnética, la onda sonora no puede viajar a través del espacio vacío. La energía en una onda sonora se transfiere a través de la colisión entre las moléculas; no obstante, estas moléculas de aire se mueven de un lado a otro por lo que la onda sonora transfiere energía y no materia. Este movimiento o desplazamiento oscilante de las moléculas se realiza en la misma dirección que viaja el sonido; este tipo de onda se denomina onda longitudinal.

Sonido en gases

La velocidad del sonido en los gases varía según la presión; mientras mayor sea la presión, más rápido se trasladará el gas. Esta relación se refleja en la ecuación para la velocidad del sonido en un gas, velocidad = raíz cuadrada de (constante x temperatura absoluta / masa molecular), en donde la constante depende del gas. Los gases monoatómicos como el helio poseen una constante más alta que los gases diatómicos, los cuales poseen una constante más alta que los gases poliatómicos. En consecuencia, una mayor presión atmosférica hace que el sonido viaje más rápido, de la misma forma que viaja con densidad baja o el reemplazo del aire con un gas monoatómico como el helio.

Velocidad del sonido en líquidos

Los sólidos y líquidos son menos comprimibles que los gases, pero las ondas sonoras también pueden propagarse a través de estos materiales y, de hecho, las ondas sonoras viajan más rápido en el océano que en el aire. Algunos mamíferos marinos como la ballena azul o la ballena jorobada aprovechan este fenómeno para comunicarse. La velocidad de un sonido en un líquido se describe con la siguiente ecuación: velocidad = raíz cuadrada de (módulo de compresibilidad / densidad), en donde el módulo de compresibilidad mide la rigidez del material, o hasta qué punto resiste la compresión. Sustituir un material menos denso o uno más "rígido" aumentará la velocidad del sonido a través de este medio.

Velocidad del sonido en sólidos

La forma en que las ondas sonoras viajan a través de los sólidos es compleja aunque una forma simple de visualizarla es imaginar que todos los átomos o moléculas son pequeñas esferas unidas unas a otras a través de resortes. A medida que viaja la onda a través del cuerpo sólido, cada átomo/molécula oscila rápidamente de un lado a otro y, alternativamente, los "resortes" se estiran y comprimen y transfieren la energía de las ondas a los vecinos. La ecuación para calcular la velocidad del sonido en sólidos es la misma que se aplica en el caso de los líquidos, por lo que se aplican las mismas consideraciones. La mayor "rigidez" o menor densidad permitirá que el sonido viaje más rápido.

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