El sonido viaja a diferentes velocidades dependiendo del medio de propagación así:
MATERIAL
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VELOCIDAD
(m/s)
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Aire a 0
°C
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331,7
m/s
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Aire a
20 °C
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344 m/s
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Agua Dulce
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1440
m/s
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Agua Salada
|
1500
m/s
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alcohol
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1213
m/s
|
Hierro
|
5100
m/s
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Acero a
20 °C
|
4990
m/s
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Vidrio
|
500 a
600 m/s
|
En el sonido se utilizan varias formulas para hallar la velocidad con la que viaja, el tiempo que demora en ser escuchado y la distancia.
Debemos aclarar que la velocidad del sonido siempre se dará en unidades de m/s.Las fórmulas más fundamentales son:
- V=d/t se utiliza para sonido en general
V= velocidad del sonido
d= distancia
t= tiempo.
- V= √Y.P/√D V= velocidad del sonido Y= constante= 1,40 P= presión D= densidad
En caso de que en un ejercicio nos den la temperatura utilizamos dos formulas, estas son:
- V T°K= V °C + √T °K / √273 °K
V T°K= velocidad del sonido en grados kelvin
V °C= velocidad del sonido en grados centígrados
T °K= temperatura en grados kelvin
273 °K= es una constante.
- V T°C = V°C + (0,6 m/s)*(T°C)
VT°C= velocidad del sonido en grados centígrados
V°C= velocidad en grados centígrados
0,6= es una constante, tiene unidades de m/s
T°C= temperatura en grados centígrados.
EJEMPLOS:
1. Que profundidad tiene el mar en un lugar sabiendo que un buque tarda en emitir el sonido y recibirlo 10 segundos?
El primer paso es reunir todos los datos así:
datos: t= 10 segundos
d= ?
v= 1500 m/s ( agua salada)
Debemos buscar que formula nos sirve para hallar la incógnita, en este caso es distancia (d)
V=d/t --> d=V*t
Hay que despejar distancia, por lo tanto como "t" está dividiendo pasa al otro lado a multiplicar. Después de esto, reemplazamos las letras por los dato que anotamos anteriormente.
d= (1500 m/s)* (10 s)
= 15000 metros (segundos se van con segundos)
El resultado que nos de, lo dividimos entre dos, ya que el problema nos dice que se demora en ir y regresar 10 segundos, o sea dos veces.
=15000m /2
=7500 m
2. Una onda sonora recorre en el agua 1Km en 0,69 segundos. Cual es la velocidad del sonido en el agua?
datos: d= 1000 m
t= 0,69 seg
V= ?
En este paso solo es reemplazar los datos que tenemos en la primera fórmula.
V=d/t
= (1000m)/(0,69 seg)
=1449,27 m/s
3. Cuando 28g de Nitrógeno se encuentran en condiciones normales, su volumen es de 22,4 L. ¿Cuál será la velocidad del sonido en el Nitrógeno si la presión se aumenta en 4 atm sin cambio de temperatura?
datos: v= 22,4L --> 0,0224 m3
P= 4 atm --> 405300 N/m2
m= 28 g --> 0,028 kg
V= ?
Aquí debemos utilizar otra fórmula:
D= m/V
D= densidad
m= masa
v= volumen
D= (0,028 kg)/(0,0224 m3)
= 1,25 kg/m3
después de hallar la densidad,procedemos a utilizar la fórmula original que sería:
V= √Y.P/√D
= √ (1,40)*(405300 N/m2)/√(1,25 Kg/m3)
=673,74 m/s
Recordando que N= Kg.M/ seg2, lo que conlleva a que kg se va con kg,los metros se van con los metros; sobrando uno, y por último quedando los segundos.
4.Entre el instante en que se ve el relámpago y se escucha el trueno, transcurren 15 segundos. ¿ A que distancia se produjo el rayo si la temperatura es de 25 °c?
datos: t= 15 seg
T°C= 25 °C
V= 331,7 m/s
d= ?
V T°C = V°C + (0,6 m/s)*(T°C)
V25°C = (331,7 m/s)+(0,6 m/s)*(25°c)
=346,7 m/s
Obtendremos un nuevo dato, ahora cogeremos la formula mas sencilla y la más utilizada, así:
V=d/t --> d=V*t (despejamos distancia)
d=V*t
= (346,7 m/s)*(15 seg)
=5200,5 m
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