VELOCIDAD DEL SONIDO

QUÉ ES EL SONIDO

El sonido es una vibración mecánica de las partículas de aire, que en contacto con el tímpano, se transmite al oído. A través del oído interno y el nervio auditivo el cerebro interpreta estas vibraciones. Lo que el cerebro interpreta es lo que oímos.

La vibración de una partícula significa que esta se mueve, en las proximidades de su posición original, y pasada la vibración, volverá a su posición original.

En el aire los movimientos de las partículas son longitudinales, en la dirección de avance del sonido.

Si tenemos una superficie que vibra, como puede ser el cono de un altavoz, la vibración se transmite a las partículas de aire que están en contacto con la superficie, empujándolas hacia adelante ya hacia atrás, estas a su vez empujan a las siguientes y cuando las primeras se retraen (se vuelven hacia atrás) las segundas también y así se va propagando la onda por aire.

La velocidad con que se propagan depende del material que sirve como medio de transporte. Cualquier alteración de las propiedades del material, como su temperatura, densidad, humedad relativa, entre otros hace variar la velocidad de propagación.

Variación de la velocidad del sonido con la temperatura

La velocidad del sonido en un gas no es constante, sino que depende de la temperatura. De la ecuación de un gas ideal pV=nRT, o bien ;

M es el peso molecular del gas que contiene el tubo (aire). M=28.9 g/mol, g =1.4 y R=8.314 J/(ºK mol).

La fórmula de la velocidad del sonido queda finalmente en función de la temperatura t del gas en grados centígrados.

Tabla de relacion gas velocidad

Gas Velocidad de propagación del sonido

(m/s) a la presión de 1 atm

Aire (0º C) 331

Alcohol etílico (97º C) 269

Amoniaco (0º C) 415

Gas carbónico (0º C) 259

Helio (0º C) 965

Hidrógeno (0º C) 1284

Neón (0º C) 435

Nitrógeno (0º C) 334

Oxígeno (0º C) 316

Vapor de agua (134 ºC) 494

Tomado del Manual de Física. Koshkin y Shirkévich. Editorial Mir, pág 107

Cuando la temperatura del aire aumenta, las moléculas disponen de más energía para moverse a mayor distancia. Esto facilita la propagación de la onda.

En un medio frío, las moléculas se mueven más lentamente, lo que reduce la velocidad a la que se transmite el sonido.

Tabla de relacion temperatura velocidad en el aire

Temperatura (ºC) Velocidad en el aire (m/s)

0 332

10 338

20 344

30 349

40 355

Como nse observa la velocidad del sonido en el aire aumenta aproximadamente 6 m/s cada 10 ºC.

Como la velocidad también aumenta al aumentar la densidad del medio. Así, en general, la velocidad en los gases es menor que en los líquidos, y en estos menor que en los sólidos. Existen excepciones, como el caucho (60 m/s).

EL PARLANTE

Principio de funcionamiento

La finalidad de un parlante es producir un movimiento del aire que lo envuelve. Este movimiento en caso teórico deberá ser igual a la señal eléctrica aplicada al parlante. El oído será el que interpreta el sonido desde las variaciones del aire producidos por el parlante.

El parlante electrostático consiste en una superficie rígida liviana (diagframa) de material mineral o orgánico, siendo lo común la pulpa de papel con fibras de carbono barnizado en forma de cono.

Este Cono es que debe desplazarse "empujando" el aire según la señal de audio entregado por un circuito electrónico amplificador.

El motor del cono esta formado por un imán que actualmente son de cerámica que adjunto a piezas polares de material metálico que concentran el campo magnético sobre una bobina de alambre conforman un equivalente a un motor eléctrico.

Al aplicar la bobina una corriente eléctrica, se genera en ésta un campo magnético que puede estar en atracción con el campo magnético del imán o en repulsión. Este permite poder mover el cono hacia adelante y atrás generando en el aire la señal acústica.

Según la magnitud de desplazamiento del cono estará de acorde a la magnitud del sonido (volumen)