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.
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 propagación
[editar | editar a fonte]- 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 gases
[editar | editar a fonte]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 sólidos
[editar | editar a fonte]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 líquidos
[editar | editar a fonte]A velocidade do son na auga é interesante para realizar mapas do fondo do océano. En auga 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).
Notas
[editar | editar a fonte]- ↑ 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.
