La propagación del sonido

¿Cómo de rápido tiene que volar un avión para viajar más rápido que el sonido? Bueno, esto depende. Porque la velocidad del sonido no es constante. El sonido se propaga desde su fuente. Las moléculas chocan contra otras moléculas y crean bandas de aire comprimido, seguidas de bandas de aire menos comprimido -rarefacciones.

La rapidez con que las ondas de compresión y rarefacción se mueven a través de un medio depende de como de rápido las moléculas pueden chocar con sus vecinas, para hacer que ellas se muevan también. En el aire, hay abundante espacio entre las moléculas. Así que cada molécula necesita viajar un poco antes de alcanzar a su vecina. Debido a que el aire contiene mucho espacio vacío entre sus moléculas, esto ralentiza la velocidad del sonido. Pero en el agua, las moléculas están más cerca unas de otras.

Y a diferencia del aire, el agua no se puede comprimir. Por lo tanto, las ondas sonoras viajan más de cuatro veces más rápido en el agua en comparación con el aire. El acero es aún más duro que el agua. Aquí, los átomos están firmemente unidos entre sí, y cada movimiento pasa al siguiente de inmediato. El sonido viaja 17 veces más rápido en en el acero que en el aire, a casi 6000 metros por segundo.

La velocidad del sonido es diferente en otros medios. Y hasta difiere en un mismo medio. El sonido viaja más rápido en el aire caliente y húmedo, a diferencia del aire frío y seco. La velocidad del sonido en el aire seco a 20 grados centígrados es de 340 metros por segundo. Ilustramos el sonido en forma de onda, como esta.

El pico es una compresión y el punto más bajo es una rarefacción. La distancia entre dos picos, o dos puntos bajos, es la longitud de onda. Pero la onda no se queda quieta. Se mueve a través del medio, y el número de picos que pasan por un punto fijo en un segundo es la frecuencia. Escucha atentamente.

Este es un tono grave con una frecuencia de 170 hercios. Cada onda tiene dos metros de largo entre cada pico. Dos metros por cada onda. Multiplicados por 170 ondas por segundo. Eso es igual a... ¡340 metros por segundo!

Aquí tenemos un tono agudo. Su longitud de onda es de 5 centímetros. Esto es 0,05 metros. Y viaja a 340 metros por segundo. ¿Cuál es su frecuencia? Bueno...

340 metros divididos por ondas de 0,05 metros es igual a 6800 ondas por segundo. La frecuencia es de 6800 hercios. La longitud de onda multiplicada por la frecuencia es igual a la velocidad. O si prefieres... La velocidad dividida por la frecuencia es igual a la longitud de onda.

Cuando un sonido choca contra una pared, o con otro objeto más duro que el medio a través del cual viaja, puede rebotar y volver. Esto es un eco. La distancia hasta la montaña es de 680 metros. El sonido demora dos segundos en llegar hasta allí, y dos segundos para viajar de vuelta. Entonces escucharás el eco con un retraso de cuatro segundos.

En una habitación, el sonido de tu voz rebota contra las paredes cuando hablas. Este tipo de eco, que te rodea, y sin retraso perceptible, se denomina reverberación. Un poco de reverberación hace que el sonido sea más "suave", y es más fácil entender lo que dice alguien. Pero si es demasiado, el sonido se distorsiona y se vuelve turbio. La acústica es el estudio de cómo los sonidos se reflejan y reverberan.

Si trabajas en el campo de la acústica, puedes estar diseñando una habitación, seleccionando materiales de superficie, y midiendo las distancias y los ángulos entre las paredes. La ingeniería acústica sería muy difícil si no supieras la velocidad del sonido.