categoría: física Publicado: 12 de noviembre de 2013
El sonido viaja más rápido en el agua que en el aire. La velocidad del sonido en el aire en condiciones típicas es de aproximadamente 343 metros por segundo, mientras que la velocidad del sonido en el agua es de aproximadamente 1,480 metros por segundo., Fundamentalmente, el sonido estándar es una onda de compresión que viaja a través de un material. Puedes pensar en un material como una red de bolas pesadas (que representan los átomos) conectadas por resortes (que representan los enlaces entre los átomos). Cuando empujas algunas bolas en la cuadrícula, se acercan a sus vecinos por un lado y los resortes que conectan las bolas y sus vecinos se comprimen. Pero los resortes comprimidos rebotan, reemplazando las bolas a su posición original. En el proceso, sin embargo, las bolas vecinas se empujan, haciendo que los resortes que los conectan y sus vecinos se compriman., Este proceso se repite en forma de dominó y se obtiene una onda de compresión que viaja a través de la cuadrícula de bolas. De manera similar, el sonido estándar es solo una onda de compresión que viaja a través de los átomos y enlaces en un material.
teniendo en cuenta la naturaleza de onda de compresión del sonido, debería tener sentido que los materiales más rígidos propaguen el sonido a velocidades más altas. En la cuadrícula metafórica de bolas y resortes, los resortes más rígidos se recuperarán más rápido, lo que llevará a una propagación de ondas más rápida. Del mismo modo, en los materiales reales, los enlaces químicos más rígidos entre los átomos conducen a una velocidad más rápida del sonido., Los materiales no rígidos como el aire y el agua tienen velocidades de sonido relativamente lentas, mientras que los materiales rígidos como el diamante y el hierro tienen altas velocidades de sonido. El componente clave es la rigidez de los enlaces químicos involucrados y no solo el tipo de moléculas que están presentes. Por ejemplo, las moléculas de agua Unidas en forma de hielo tienen una velocidad del sonido más del doble que en el agua líquida.
sin embargo, tenemos que tener en cuenta más que los enlaces químicos (los resortes). También tenemos que tener en cuenta los átomos mismos (las bolas metafóricas en la rejilla)., Las bolas más masivas tienen más inercia que superar y, por lo tanto, tardan más en responder a un empuje de un vecino. En general, los materiales más pesados (aquellos con densidades de masa más altas) tienen velocidades de sonido más lentas, todo lo demás es igual. Al determinar la velocidad del sonido en un material dado, la rigidez y la densidad del material tienden a trabajar una contra la otra. Mientras que los sólidos generalmente tienen una mayor velocidad de sonido que los líquidos porque los sólidos son más rígidos que los líquidos, esta generalización no siempre es cierta porque la densidad también juega un papel., Un líquido ligero y rígido (como El glicerol con v = 1900 m/s) puede tener una velocidad de sonido más alta que un sólido pesado y esponjoso (como el caucho con v = 1600 m/s). Mientras que el agua es más densa que el aire, su rigidez es lo suficientemente mayor que el aire para compensar la alta densidad y hacer que la velocidad del sonido mayor en el agua.
pero el hecho de que el sonido viaja más rápido en el agua que en el aire solo plantea la siguiente pregunta: ¿por qué es más difícil hablar con alguien bajo el agua que en el aire? La respuesta es que el sonido se acopla mal del aire al agua., Cuando hablas, lo haces emitiendo aire y luego enviando ondas de compresión a través de este aire. Los pulmones proporcionan la ráfaga de aire, y las cuerdas vocales vibrantes y la boca imprimen la forma de onda de sonido adecuada en el aire. Para que alguien bajo el agua te escuche, las ondas sonoras tienen que ir desde el aire en tu boca hacia el agua que te rodea. Las ondas sonoras tienen dificultades para pasar del aire al agua y en su mayoría se reflejan en la interfaz aire-agua en lugar de transmitirse al agua., Si sus pulmones y vías respiratorias estuvieran llenos de agua, y si sus cuerdas vocales y pulmones estuvieran sintonizados para manejar el agua, haría un mejor trabajo de generar sonido bajo el agua, ya que ya no habría una interfaz aire-agua.
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