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20 de octubre de 2015

COMO SE MUEVE EL SONIDO


El sonido se mueve más deprisa en sustancias densas como el agua o el acero que en el aire; sin embargo se mueve más deprisa en el aire caliente que en el frío, cuando el aire caliente es menos denso que el frío. ¿Es una paradoja?

Lo que nuestros oídos detectan como sonido está causado por una vibración que a su vez origina un movimiento oscilatorio en los átomos o moléculas que constituyen el medio por el que se propaga, La vibración empuja y comprime las moléculas cercanas. Las moléculas así comprimidas vuelven a separarse después y originan otra compresión en la región adyacente, de suerte que la zona de compresión parece propagarse hacia fuera a partir de la fuente sonora.

La velocidad con que se mueve la onda de compresión a partir de la fuente es la velocidad del sonido en ese medio.

La velocidad del sonido depende de la velocidad natural con que se mueven las moléculas que componen cada sustancia. Comprimida una cierta sección de aire (sí éste es el medio en cuestión), las moléculas vuelven luego a disgregarse por efecto de sus movimientos aleatorios naturales.

Si este movimiento aleatorio es rápido, las moléculas de la región comprimida se disgregan rápidamente y comprimen, también rápidamente, las moléculas de la región vecina. Esta, a su vez, se dilata rápidamente y comprime a la sección siguiente con igual celeridad.

En resumen: la onda de compresión se propaga rápidamente y la velocidad del sonido en ese medio es alta.
Cualquier factor que aumente (o disminuya) la velocidad natural de las moléculas del aire, aumenta (o disminuye) la velocidad del sonido en el aire.

Pues bien, las moléculas del aire se mueven más deprisa a temperaturas altas que a bajas. Y por eso el sonido se propaga más rápidamente a través. del aire caliente que del frío. Lo cual no tiene nada que ver con la densidad.

A 0º C, el punto de congelación del agua, el sonido, se propaga a 1.195 kilómetros por hora. Esta velocidad aumenta a razón de 2,2 kilómetros por hora con cada grado adicional de temperatura.

Los gases compuestos por moléculas más ligeras que las del aire son, por lo general, menos densos que éste. Las moléculas más ligeras se mueven también con mayor rapidez. La velocidad del sonido en esos gases ligeros es mayor que en el aire, pero no por efecto de la menor densidad, sino por la mayor rapidez de las moléculas. En hidrógeno a 0º el sonido se propaga a 4.667 kilómetros por hora.

Al pasar a los líquidos y sólidos la situación es completamente diferente ala de los gases. En éstos, las moléculas están muy distanciadas y apenas interfieren entre sí. Las moléculas, después de comprimirlas, sólo se separan por efecto de sus movimientos aleatorios. Por el contrario, las moléculas y átomos de los líquidos y sólidos se mantienen en contacto. Al comprimirlas, se separan de nuevo rápidamente debido a su repulsión mutua.

Lo anterior se aplica especialmente a los sólidos, donde los átomos y moléculas se mantienen más o menos rígidamente fijos en su sitio. Cuanto más rígida sea esta atadura, más rápidamente recuperarán su posición al comprimirlos. Por eso el sonido se propaga más deprisa en líquidos que en gases, más deprisa aún en sólidos, y aún más en sólidos rígidos. La densidad no es el factor principal.

Así, el sonido se propaga en el agua a unos 5.311 kilómetros por hora, y en el acero, a unos 17.700 kilómetros por hora.

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