Velocidad de propagación
| Definición Breve | es la distancia recorrida por la onda en una unidad de tiempo |
|---|---|
| Tema | Velocidad de propagación |
| Subtema | Propagación en el Aire |
| Audio | <embed>https://www.youtube.com/watch?v=78fR2FSAefM</embed> |
La velocidad de propagación de un sonido es la dinámica de las ondas sonoras en un medio (gaseoso, sólido o líquido). La velocidad o dinámica de propagación de la onda sonora varía dependiendo del tipo de medio, dado que estos presentan distintos tipos de conformaciones moleculares. Ademas, también influyen otras características la temperatura, presión, etc.
Medios de propagación
Existen dos factores que modifican la velocidad de propagación sonora. El primero y fundamental es la dureza o rigidez del medio. Mientras mas duro sea el medio, mas rápido se propaga el sonido ya que las moléculas de este están interconectadas con mayor fuerza por lo que cualquier movimiento o perturbación es transferido mas rápidamente. El otro, factor es la densidad del medio, si esta es alta, la inercia de las moléculas que lo conforman también, lo que contribuye a que las ondas sonoras se muevan con mayor lentitud a través de dichas moléculas.
Propagación en el Aire
La velocidad del sonido en el aire (a una temperatura de 20 °C) es de 343 m/s (teniendo en cuenta que la velocidad en el aire aumenta 0,6 m/s por cada 1º C de aumento en la temperatura) y esta propagación se puede realizar de dos maneras posibles, a través de ondas y partículas. Las partículas actúan de forma que llegan con forma imaginaria de pelotas elásticas emitidas por el foco sonoro a los tímpanos rebotando dentro de este así logrando la sensación de sonido. Se debe tener en cuenta que la naturaleza del sonido no es propia de las partículas sino del medio donde estas se propagan. La otra forma de propagación es por medio de ondas, esta consiste en movimientos periódicos del medio por el que se propagan. Las ondas pueden ser transversales y longitudinales dependiendo de la dirección en que oscile el medio de dicha onda, en el caso del aire son longitudinales.
Aire Como Medio
El aire posee algunas características relevantes a la hora de la propagación:
- Es lineal,es decir que puede haber diferentes ondas sonoras que se propaguen en el mismo espacio y al mismo tiempo sin afectarse una a la otra.
- Es un medio no dispersivo, en otras palabras, las ondas se propagan a la misma velocidad independientemente de su frecuencia o amplitud.
- Es homogéneo, logrando que el sonido se disperse en todas direcciones generando un campo sonoro.
Volviendo a la propagación, "un cuerpo en oscilación pone en movimiento a las moléculas de aire (del medio) que lo rodean. Éstas, a su vez, transmiten ese movimiento a las moléculas vecinas y así sucesivamente. Cada molécula de aire entra en oscilación en torno a su punto de reposo".
"Entre la fuente sonora (el cuerpo en oscilación) y el receptor (el ser humano) tenemos entonces una transmisión de energía pero no un traslado de materia. No son las moléculas de aire que rodean al cuerpo en oscilación las que hacen entrar en movimiento al tímpano, sino las que están junto al mismo, que fueron puestas en movimiento a medida que la onda se fue propagando en el medio".
"Si el cuerpo que genera la oscilación realiza un movimiento armónico simple, las variaciones de la presión en al aire pueden representarse por medio de una onda sinusoidal. Por el contrario, si el cuerpo realiza un movimiento complejo, las variaciones de presión sonora deberán representarse por medio de una forma de onda igual a la resultante de la proyección en el tiempo del movimiento del cuerpo". Ver Figura:
Gráfico: Aquí se puede ver las variaciones de presión en el aire (representados por los puntos que son las moléculas) si se tratara de un movimiento armónico simple.
Diferencia entre Aire y Agua
En el siguiente video se puede apreciar la diferencia que hay en este caso la velocidad de propagación en el agua y en el aire, dejando ver que la propagación en el aire el sonido sufre un retardo y en el agua no. En el agua el sonido se escucha mas compacto, por el otro lado, esto no sucede en el aire, esto demuestra como varia la velocidad según el medio que se utilice.{{video|HsBe53gacVI</embed>
Experimentación en vacío
En este video se observa un celular reproduciendo música que es expuesto al vacío absoluto, dentro de un contenedor de vidrio. En principio se escucha la música de forma muy difusa y con un intensidad muy baja, las ondas transitan únicamente por las paredes del vidrio dado que el celular esta en contacto con una de ellas. Pero luego, cuando las ondas entran en contacto nuevamente con el aire, la intensidad de la música aumenta y se vuelve a escuchar con claridad. Esto comprueba que en el vacío, la velocidad de propagación del sonido, es nula. {{video|lAb3aVPfHQ0</embed>
Ejemplo Musical
Aquí se puede notar la clara diferencia entre tocar al aire libre y tocar por ejemplo en un estudio de grabación, por lo que en un estudio se tiene un sonido mas cuidado y a cielo abierto se logra que el sonido se pierda en el ambiente con el viento y otros factores ajenos interfiriendo, es decir, que la velocidad de propagación es distinta en el aire como puede ser en un lugar cerrado.
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