aca te dejo la primer pregunta:
El sonido es un fenómeno físico que resulta de la perturbación de un medio. Esta perturbación genera un comportamiento ondulatorio, lo cual hace que esta se propague hasta llegar al sitio donde se encuentra algún receptor. Este tipo de movimiento en el cual no es el medio en si mismo sino alguna perturbación lo que se desplaza se denomina onda. Existen muchos otros tipos de ondas, tales como las ondas de radio, la luz, la radiación del calor, las ondas sobre la superficie de un lago, los sunamis, los movimientos sísmicos, etc. Cuando la onda tiene lugar en un medio líquido o gaseoso se denomina onda acústica. Cuando resulta audible, se llama onda sonora.
Como todo fenómeno físico el sonido tiene propiedades que determinan su comportamiento. Una de estas propiedades es la velocidad del sonido, la cual es una propiedad bastante simple, pero que explica con gran exactitud un patrón de comportamiento para cada onda.
La velocidad del sonido en un gas depende de la presión y de la densidad del gas de acuerdo con la expresión:
V = Ö(g * P)/j
Donde g es una constante adimensional que para gases diatómicos como el aire, vale 1.4.
Para un gas, P/j = RT/M.
Siendo R la constante de los gases (8.31 J/K mol), T la temperatura a la cual se encuentra el gas y M la masa molecular del gas.
Si despejamos en la primera ecuación, obtenemos lo siguiente:
V = Ö (g * R * T)/M
De la ecuación anterior se concluye, que la velocidad de propagación del sonido es proporcional a la raíz cuadrada de la temperatura absoluta, puesto que g, R y M son constantes. O sea, la temperatura influye sobre la elasticidad y la densidad del medio, y por lo tanto sobre la velocidad de propagación de la onda.
La tabla que se presenta a continuación, nos muestra los diferentes resultados obtenidos en investigaciones hechas acerca de la velocidad del sonido en diferentes medios.
MEDIO
TEMPERATURA (°C)
VELOCIDAD (m/s)
Aire
0
331.7
Aire
15
340
Oxígeno
0
317
Agua
15
1450
Acero
20
5130
Caucho
0
54
Aluminio
0
5100
Esto es muy útil, cuando usted está tratando de alinear con el tiempo un sistema de sonido. Usemos un gran escenario para ilustrar esto. Digamos que usted tiene un montón de auto parlantes en el escenario de un gran recinto, y otro poco de auto parlantes a 300 pies de distancia del escenario para cubrir el sonido trasero del recinto. La gente sentada entre el escenario y los parlantes de atrás, no tendrán problema. Pero, los asientos de bien atrás del recinto estarán cogiendo un gran delay o retraso del sonido entre los parlantes de adelante y los de atrás. Para arreglar esto, usted demoraría los parlantes de atrás, un tiempo justo, para que el sonido del escenario y el sonido de atrás, lleguen al receptor, al mismo tiempo. Puede usar la velocidad del sonido para calcular esto, y luego, sacar líneas (outs) para los parlantes de atrás, a través de una línea de delay y así alinear con el tiempo su sistema.
La velocidad del sonido tiene dos componentes básicas que son, la longitud de onda (l) y la frecuencia (F), y para entender bien el fenómeno debemos conocer estos dos elementos.
La longitud de onda tiene que ver con lo siguiente: Cuando el tono o frecuencia sube o baja, el tamaño de la onda varía. Cuando el tono o frecuencia baja, la longitud de onda se alarga y cuando sube es más pequeña. Existe una fórmula para averiguar el tamaño de una onda. La fórmula es:
V quiere decir velocidad y ya sabemos la velocidad del sonido. F es la frecuencia que estamos buscando y el signo Lambda, es la longitud de onda. Pongamos unos números para ver de qué estamos hablando. Si tenemos una onda de 10KHz, ponemos 1130 en el espacio donde está la V y 10.000 en el espacio donde está la F, nos da .113 pies. Así que una onda de 10KHz es un poco más de una pulgada. No muy grande. Ahora encontramos la longitud de onda de 100 Hz. La respuesta es 11.3 pies. Gran diferencia. Lo que esto muestra, es que las ondas de baja frecuencia no solo son más grandes que las ondas de alta frecuencia, sino que son completamente inmensas. Por ejemplo una onda de 10Hz sería 113 pies. El tamaño de un ¡747!.
Experimentalmente se ha encontrado que la velocidad de propagación del sonido en el aire varia 0.6m/s por cada grado Celsius de temperatura; por lo tanto por lo tanto se puede calcular la velocidad del sonido en el aire en función de la temperatura utilizando la expresión:
V = V0 + 0.6( m/s * °C) * t
Donde V0 es la velocidad del sonido en el aire a 0°C (331.7m/s).
Para poder tener mas claridad sobre el comportamiento de la velocidad del sonido, observaremos el desarrollo del siguiente problema:
1. Una onda sonora recorre en el agua 1km en 0.69s ¿Cuál es la velocidad del sonido en el agua?
Solución:
X = 1km = 1000m, t = 0.69s
V = X/t = 1000/0.69 = 1449.27m/s
2. Una persona que esta situada entre dos montañas emite un sonido, si percibe el primer eco a los dos segundos, y el siguiente a los tres segundos. ¿Cual es la separación de las montañas?
Solución:
Llamaremos x1 la distancia que recorre el sonido hasta una de las montañas, y x2 la distancia que recorre hasta la otra montaña; t1 el tiempo que se demora en recorrer x1 y t2 el tiempo que se demora en recorrer x2.
Puesto que el tiempo que emplea la onda en ir hasta una de las montañas es el mismo que emplea para regresar hasta la persona, entonces: t1 = 1s, t2 = 1.5s
Por lo tanto:
x1 = v * t1; x2 = v * t2
x1 = 340m/s * 1s = 340m
x2 = 340m/s *1.5s = 510m
Xt = 340 + 510 = 850m
Una de los aportes más importantes que ha hecho la velocidad del sonido en el área de los fluidos, a sido los estudios hechos alrededor del numero de Mach, el cual no es mas que un parámetro adimensional, una comparación, por lo tanto un cociente entre:
M=Vavión / Vsonido
De este tema podremos encontrar mas información en el articulo realizado por Juan Esteban Muñoz.
