Abrir o menú principal

Velocidade do son

A velocidade do son é a dinámica de propagación das ondas sonoras. Na atmosfera terrestre é de 343.2 m/s, 1 235.52 km/h (a 20 °C de temperatura). A velocidade ou dinámica de propagación da onda sonora depende das características do medio no que se realiza dita propagación e non das características da onda ou da forza que a xera. A súa propagación nun medio tamén se usa para estudar algunhas propiedades de dito medio de transmisión.

Medicións do son
Presión sonora p, SPL
Velocidade de partícula v, SVL
Desprazamento de partícula ξ
Intensidade sonora I, SIL
Potencia sonora Pac
Nivel de potencia sonora SWL
Enerxía sonora
Densidade de enerxía sonora E
Fluxo de enerxía sonora q
Impedancia acústica Z
Velocidade do son c
Audiofrecuencia AF

O son é unha perturbación dun medio que ten a particularidade de ser percibida polo oído humano. Esta perturbación consiste en pequenas variacións de presión que se transmiten lonxitudinalmente (isto é a perturbación avanza no mesmo sentido en que varía a presión).

Medios de propagaciónEditar

Artigo principal: Propagación do son.

A velocidade do son varía dependendo do medio a través do cal viaxen as ondas sonoras.

A definición termodinámica da velocidade do son, para calquera medio, é a²=(dp/dρ)s, é dicir, a derivada parcial da presión con respecto da densidade a entropía constante.

A velocidade do son varía tamén ante os cambios de temperatura do medio. Isto débese a que un aumento da temperatura tradúcese nun aumento da frecuencia con que se producen as interaccións entre as partículas que transportan a vibración, e este aumento de actividade fai aumentar a velocidade.

Por exemplo, sobre unha superficie nevada o son é capaz de desprazarse atravesando grandes distancias. Isto é posible grazas ás refraccións producidas baixo a neve, que non é un medio uniforme. Cada capa de neve ten unha temperatura diferente. As máis profundas, onde non chega o sol, están máis frías que as superficiais e nestas capas máis frías o son propágase con menor velocidade.

En xeral, a velocidade do son é maior nos sólidos que nos líquidos e nos líquidos é maior que nos gases. Isto débese ao grao de cohesión que teñen os enlaces atómicos ou moleculares conforme ao estado da materia.

  • A velocidade do son no aire (a unha temperatura de 20 °C) es de 343 m/s. Se desexamos obter a equivalencia en quilómetros por hora podemos determinala mediante a seguinte conversión física:

Velocidade do son no aire en km/h = (343 m / 1 s) · (3600 s / 1 h) · (1 km / 1000 m) = 1, 234.8 km/h.

  • No aire, a 0 °C, o son viaxa a unha velocidade de 331.5 m/s (por cada grao centígrado que sobe a temperatura, a velocidade do son aumenta en 0.6 m/s)
  • Na auga (a 25 °C) é de 1.493 m/s.
  • Na madeira é de 3.700 m/s.
  • No formigón é de 4.000 m/s.
  • No aceiro é de 5.100 m/s.
  • No aluminio é de 6.400 m/s.

Velocidade do son nos gasesEditar

Nos gases, a ecuación da velocidade do son é a seguinte:[1]

 

Sendo γ o coeficiente de dilatación adiabática, R a constante universal dos gases, T a temperatura en kelvin e M a masa molar do gas. Os valores típicos para a atmosfera estándar a nivel do mar son os seguintes:

γ = 1.4
R = 8.314 J/mol·K = 8.314 kg·m2/mol·K·s2
T = 293.15 K (20 °C)
M = 0.029 kg/mol para o aire

Velocidade do son nos sólidosEditar

En sólidos a velocidade do son vén dada por:

 

onde E é o módulo de Young e ρ é a densidade. Con esta fórmula pódese calcular por exemplo a velocidade do son para o aceiro, que é aproximadamente de 5,148 m/s.

Velocidade do son nos líquidosEditar

A velocidade do son na auga é interesante para realizar mapas do fondo do océano. En agua salgada, o son viaxa a aproximadamente 1,500 m/s e en auga doce a 1,435 m/s. Estas velocidades varían principalmente segundo a presión, temperatura e salinidade.

A velocidade do son (v) é igual á raíz cadrada do módulo de compresibilidade (K) entre a densidade (ρ).


 

NotasEditar

  1. Angel Franco García. "Velocidad de propagación del sonido en un gas". Curso Interactivo de Física en Internet (en español). Universidade do País Vasco. Consultado o 26 de febreiro de 2012. 

Véxase taménEditar