¿Cuál es la velocidad del sonido y cómo la encontraron?

¿Cuál es la velocidad del sonido y cómo la encontraron?

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¿Cuál es la velocidad del sonido y cómo la encontraron?

Durante muchos años, los filósofos preguntaron: 'si un árbol cae en el bosque y nadie está allí para escucharlo, ¿emite algún sonido?' Los científicos respondieron esa pregunta y descubrieron qué tan rápido viajaba ese sonido. Calcular esa velocidad no fue tan simple como parecía. A diferencia de la velocidad de la luz, la velocidad del sonido no es constante y diferentes variables cambian la rapidez con la que viaja. Los científicos perseveraron y ahora entienden cómo funciona el sonido, ya sea la voz de una soprano o un árbol que se estrella contra el suelo.





¿Qué es el sonido?

en el futuro / Getty Images

El sonido es energía creada por vibraciones. Cuando los objetos vibran, hacen que las partículas que los rodean vibren, lo que a su vez hace que vibren más partículas. Esta es una onda de sonido. Por ejemplo, si un árbol cae al suelo, las vibraciones provocadas por su aterrizaje crean una onda de sonido. Las ondas sonoras continúan hasta que se quedan sin energía y si hay oídos dentro del rango de la onda, de hecho se puede escuchar.



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¿Cuál es la velocidad del sonido?

grafico

Cuando se habla de la velocidad del sonido, la mayoría de la gente se refiere a la velocidad que las ondas sonoras viajan por el aire. A una temperatura de 68 grados Fahrenheit, en un ambiente seco, la velocidad del sonido es de alrededor de 767 millas por hora. La velocidad cambia en diferentes temperaturas y también varía dependiendo de los gases presentes en el aire.



La ley de las cuerdas

Estatua de Pitágoras (Pitágoras) en Roma, Italia

En el siglo VI a.C., Pitágoras, filósofo, matemático y lira, dedicó un tiempo a investigar la forma en que funciona el sonido. Cuenta la leyenda que su trabajo sobre el sonido se inspiró al ver la forma en que martillos de diferentes tamaños creaban diferentes tonos en una herrería. Es más probable que experimentar con la longitud de las cuerdas de su lira haya inspirado su descubrimiento de que la frecuencia es inversamente proporcional a la longitud de la cuerda. Se conoce como la primera ley de las cuerdas y es uno de los primeros trabajos registrados sobre ondas sonoras.

Sir Isaac Newton

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Sir Isaac Newton fue el primero en publicar una velocidad para el sonido. De pie en una columnata en Trinity College, Newton aplaudió y midió cuánto tiempo tardó el sonido en volver a sus oídos. Sin equipos de medición modernos, se basó en un péndulo para medir el tiempo. Su cifra, publicada en Principia Mathematica, se redujo en alrededor de un 15 por ciento. La fórmula desarrollada por Newton fue mejorada por Pierre-Simon Laplace y se conoce como la Ecuación de Newton-Laplace.



Medir la velocidad del sonido con disparos

Señal de carretera de giro a la izquierda de disparo

A principios de la década de 1700, el reverendo William Durham realizó experimentos para medir la velocidad del sonido. Mientras estaba en una torre con un telescopio, los asistentes dispararon armas contra varios puntos de referencia locales. Durham observó el destello del disparo y usó un péndulo para medir cuánto tiempo le tomó escuchar el sonido. Como conocía las distancias involucradas, la velocidad del sonido podría calcularse y se considera la estimación más temprana razonablemente precisa.

Medir la velocidad del sonido con el tubo de Kundt

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August Kundt inventó el tubo de Kundt en 1866. El aparato consiste en un tubo transparente que contiene una pequeña cantidad de polvo fino. Cuando se crea un sonido en un extremo del tubo, las ondas sonoras mueven el polvo. Se asienta a intervalos igualmente espaciados en el tubo, dependiendo de la longitud de onda. Medir la distancia entre montones de polvo permite calcular la velocidad del sonido. Llenar el tubo de Kundt con diferentes gases permite medir la velocidad del sonido en diferentes medios.

Medir la velocidad del sonido con micrófonos

Micrófonos, con, soporte, primer plano

La forma más sencilla de medir la velocidad del sonido hoy en día es utilizando dos micrófonos. El concepto básico es el mismo que el de las escopetas de Durham, pero los cronómetros y los dispositivos de grabación rápida permiten una distancia más corta entre la fuente de sonido y el dispositivo de medición. El sonido también puede ser más suave que el de un disparo de escopeta.



Efectos de la altitud

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La temperatura tiene el mayor efecto sobre la velocidad del sonido. En cualquier gas ideal dado, con composición constante, la velocidad del sonido depende únicamente de la temperatura. El sonido se ralentiza a medida que bajan las temperaturas, lo que significa que las ondas sonoras se mueven más lentamente a mayores altitudes. Es por eso que la velocidad general del sonido se mide al nivel del mar y se basa en una temperatura específica.

origen del efecto mandela

Sonido en diferentes sustancias

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Debido a que el sonido es creado por la vibración de partículas, requiere un medio para moverse. Esto significa que no hay sonido en el vacío, pero también significa que el sonido puede moverse a través de sustancias distintas del aire. De hecho, el sonido se mueve más lentamente a través de los gases. Se mueve cuatro veces más rápido en el agua y 15 veces más rápido a través del hierro.

Rompiendo la barrera del sonido

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Aunque los primeros ingenieros aeronáuticos creían que la velocidad del sonido era una barrera imposible de superar, los objetos artificiales la rompieron por primera vez hace siglos. El chasquido que se escucha de un látigo es un boom sónico, e incluso las primeras balas viajaron más rápido que la velocidad del sonido. Chuck Yaeger se convirtió en la primera persona en volar más rápido que el sonido en un vuelo nivelado en 1947. En 2012, Felix Baumgartner se convirtió en la primera persona en viajar más rápido que el sonido sin un vehículo cuando se lanzó en paracaídas desde 120,000 pies.