Muchas cosas pueden instigar a las personas más curiosas, más aún cuando están en la infancia. Sin embargo, no sólo hablamos del ruido que emiten los aviones y las aeronaves, sino también de algo inusual en relación con la velocidad del sonido en medio de las tormentas eléctricas y los truenos.
De hecho, para muchos, estos fenómenos naturales pueden parecer iguales, pero aquí aprenderán que no lo son. No sólo porque los relámpagos o los destellos son sólo la parte visible. Por otro lado, los truenos son la parte que escuchamos.
De todos modos, aunque ocurren en el mismo instante, sólo podemos oír los truenos segundos después de que el rayo ocurra. Eso se debe a que la velocidad de la luz es extremadamente mayor que la del sonido. De todos modos, es hora de abrocharnos el cinturón y viajar con nosotros para romper la barrera del conocimiento y entender mejor cuál es la velocidad del sonido.
Calculando la velocidad del sonido en la antigüedad
Según las primeras clases de física en la escuela, aprendimos que la velocidad de la luz es extrema, lo que asegura que vemos el rayo casi en el momento exacto en que se produce. Por otro lado, el trueno presenta un tiempo de percepción más largo para que lo oigamos, ya que su onda tarda en llegar a nuestros oídos.
Aún en el siglo XVII, muchos científicos trataron de determinar el valor definitivo de la velocidad del sonido. Sin embargo, el primero en tener cierto éxito en este esfuerzo fue el famoso Isaac Newton. Después de todo, fue un pionero cuando se dio cuenta de la importancia de los cálculos de la velocidad de la luz en el proceso.
Para ello, realizó un experimento en el que una persona disparó un cañón a unos veinte kilómetros de otra. Este último calculó entonces el tiempo entre el destello y la llegada del sonido causado por la explosión del cañón.
A partir de estos valores, se calculó la velocidad del sonido, aunque en ese momento no se añadieron a los cálculos factores como la densidad del aire y la temperatura. Sólo ciento cincuenta años después de que un matemático y físico francés arrojara estos datos a sus cuentas.
Con eso, hoy podemos obtener resultados más precisos. Ya que, al nivel del mar y a una temperatura de veinte grados centígrados, la velocidad del sonido en el aire es de trescientos cuarenta metros por segundo. Finalmente, esta temperatura en la ecuación ayuda a determinar esta velocidad, porque cuanto más alta es la temperatura del gas, más rápido se propaga la onda sonora.
¿Qué tan rápido es el sonido en los diferentes materiales?
Según la ciencia, cada sonido está formado por una onda mecánica con progresión longitudinal. Es decir, se propaga por medio de pequeñas variaciones en el medio ambiente material, tales como pequeñas contracciones, expansiones de agua, tierra y aire o incluso de cualquier sustancia.
Así, el medio o material donde se propaga el sonido tiene una relación con su velocidad, así como con la temperatura local y la presión atmosférica. Por lo tanto, vea a continuación, en números aproximados, cuál es la velocidad del sonido en los medios de conducción más comunes en nuestra vida diaria:
- Velocidad del sonido en el acero, aproximadamente: 6, 000 metros por segundo;
- En el agua, a unos 1,525 metros por segundo;
- Velocidad del sonido en aluminio, unos 4, 430 metros por segundo;
- En el caucho, a unos 1.500 metros por segundo;
La velocidad del sonido, la barrera del sonido y los aviones supersónicos
Ya sea en películas o documentales, probablemente has visto aviones de caza volando sobre la barrera del sonido. Aunque es más común entre los eventos públicos y los desfiles solemnes, todo lo que necesitas hacer es acceder a varios videos en Internet para comprobar este impresionante fenómeno.
Al ver estas escenas, es común preguntarse qué es el vuelo supersónico y cómo es romper la barrera del sonido. Primero, este efecto puede producir un sonido tan fuerte que puede romper las paredes, romper el vidrio de las ventanas.
Además, puede hacer que muchas personas asustadas piensen que un terremoto está ocurriendo. Así que, comprueba a continuación qué concepto hay detrás de estos fenómenos relacionados con la velocidad del sonido.
La propagación o velocidad del sonido
Como mencionamos anteriormente, el sonido audible para el ser humano viaja en forma de onda, utilizando principalmente el aire para propagarse. Para ejemplificar mejor esta propagación, imagínese tirando una piedra en la piscina. A partir de esta acción, se producirá una onda circular como resultado del impacto con el agua, como ocurre en el medio ambiente gaseoso.
Sin embargo, si se lanzan varias piedras a intervalos regulares, se puede notar una serie de ondas, que tienden a propagarse a una velocidad constante. De manera similar, esto es lo que sucede con los emisores de sonido, como los motores y los aviones. Finalmente, es la velocidad como estas en la que se propagan lo que llamamos la velocidad del sonido.
La barrera del sonido
En caso de estar en una condición climática estándar, como en el nivel del mar, la velocidad del sonido es de trescientos cuarenta metros por segundo. Es decir, 1.226 kilómetros por hora, una forma de medición utilizada para altos estándares de cálculo.
A partir de este concepto, es una convención moderna determinar que objetos como el avión, al moverse a la velocidad del sonido, vuela a la velocidad mach 1. De hecho, el nombre de esta unidad es un homenaje al físico Ernest Mach, el primero en medir la velocidad de propagación del sonido en un ambiente gaseoso.
Así, las unidades pueden ir en múltiplos hasta mach 5, o un poco más de seiscientos kilómetros por hora. Sin embargo, pasando este valor, se dice que la velocidad es hipersónica, sólo posible con aviones especiales y cazas, ya sean militares o civiles.
Cómo romper esta barrera
Si una aeronave continúa acelerando y rompiendo la barrera del sonido, dejará atrás las ondas creadas por la presión del aire. Sin embargo, sólo puede alcanzar velocidades supersónicas si su aceleración es suficiente para pasar rápidamente la fase mach 1, para evitar que se creen barreras sónicas.
En otras palabras, cuando el flujo de aire supersónico se comprime, su densidad y presión aumentan, creando estas ondas de choque. Después de todo, en los vuelos supersónicos por encima de mach 1, cada avión produce innumerables ondas, aunque las más intensas están en la parte delantera y trasera.
De todos modos, para aquellos que están cerca o lejos de un avión, la velocidad del sonido puede variar mucho. También es necesario tener en cuenta factores como las condiciones de presión, la temperatura y la mitad. Así, podrá estipular una velocidad más cercana.