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.
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