Buena pregunta, no deja de extrañar que un susurro se comunique en el aire a la misma velocidad que la explosión de una granada.



Cuando te haces la representación mental de las bolas de billar en hilera las supones inicialmente en reposo para imprimirles tú la velocidad mediante el impulso del taco. Es cierto que cuanto mayor sea el impulso sobre la primera bola, con más velocidad se irá transmitiendo éste hasta alcanzar a la última, puesto que cada bola se mueve con mayor velocidad.



Pero en un fluido el fenómeno es distinto. En el aire las moléculas ya se mueven desordenadamente y a gran velocidad, en función de la temperatura. Por otra parte el aire está a la misma presión en el entorno (disminuye con la altura y puede cambiar con la temperatura, pero en entornos grandes se puede suponer constante). El sonido no es otra cosa que una perturbación local de la presión del aire. Claro que se produce porque empujamos moléculas, a las que les comunicamos impulso. Pero este impulso, comparado con la velocidad que ya tienen, es despreciable, y lo que importa es el cambio local de presión. Este cambio de presión es lo que origina la onda, puesto que se comunica longitudinalmente y en todas las direcciones (el frente de onda en principio es esférico, excepto si el aire está confinado de algún modo particular, como en instrumentos musicales, etc.). Por supuesto que una zona a mayor presión es en última instancia una zona en la que las moléculas están más próximas entre sí, y justamente lo que ocurre es que esa mayor presión tiende a separarlas, para juntar a las de la capa siguiente (en cuya zona aumenta la presión a su vez), y propagarse en forma de onda longitudinal (la vibración tiene lugar en el sentido de la propagación, al revés que las ondas superficiales en un estanque al tirar una piedra, que son transversales).



Para que te hagas una idea, a temperatura ambiente la velocidad media de las moléculas de oxígeno y de nitrógeno (constituyentes mayoritarios del aire) poseen una velocidad media cercana a los 500 m/seg. La velocidad del sonido, en las mismas condiciones es cercana a 340 m/s. Esto significa que una cosa es la velocidad desordenada de las moléculas y otra la velocidad a la que se transmite un cambio de presión. Aunque esta última es consecuencia de la anterior, se trata de un fenómeno promedio y no coincide.



En realidad, la velocidad de propagación del sonido depende más de la proximidad entre moléculas que no de la velocidad de las mismas. Así, en el agua es de 1.600 m/s.,

en la madera de 3.900 m/s., en el acero de 6.000 m/s., etc.



Así se comprende también que la velocidad de propagación del sonido sea independiente de la velocidad de la fuente. Y es que vayas a la velocidad que vayas, cuando das un grito lo que haces es generar un aumento de la presión que se propaga más rápido que tú, por lo que deja de estar influido por tu velocidad, por así decir. A no ser que rebases la barrera del sonido, es decir que te muevas a mayor velocidad que la del sonido, en cuyo caso vas llevando por delante un frente de onda producido sobre la marcha; en ese caso sí se podría decir que la velocidad del sonido depende de la de la fuente, pero se trata de una particularidad no ordinaria. Tampoco es exacto: el sonido se sigue transmitiendo en el aire a la velocidad estándar; lo único que ocurre es que el objeto que se mueve a mayor velocidad que el sonido (por ejemplo un avión a reacción supersónico, va llevando a su velocidad la emisión del sonido). Debido a este fenómeno, de emisión más veloz que la transmisión, se produce el famoso estampido que escuchan los que están en tierra en la trayectoria del avión.



Si das una palmada, algunas moléculas de aire reducen su velocidad (las que se dirigen en ese momento hacia tus palmas) y otras la aumentan. En promedio aumentas un poco la energía del conjunto, y por tanto su temperatura, pero sólo en una cantidad insignificante. Lo significativo e importante es que aumentas la presión del aire que aprisionas al dar la palmada, y esta sobrepresión es la que origina la onda.



La energía que comunicas inicialmente a una pequeña zona de aire se va comunicando a las capas próximas. Si la onda progresa en forma esférica, el volumen del sonido decrecerá en razón inversa del cuadrado del radio.



Por último, una curiosidad. Si tus bolas de billar están situadas sin dejar espacio entre sí, al dar un golpe a la primera la acción sobre la última se transmite precisamente !a la velocidad del sonido en el material que forma las bolas!.



Un saludo.



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Segunda parte. Fórmula de la velocidad del sonido en el aire.



No, no van por ahí los tiros. El cálculo de la velocidad del sonido requiere de la termodinámica y de la fluidodinámica.

Lo que sigue no trata de explicar la fórmula correcta, pues faltan pasos intermedios, pero sí dar una idea de las consideraciones que intervienen en su deducción.



En primer lugar, la velocidad de las moléculas de aire no depende más que muy indirectamente de la altura de la atmósfera, que es con lo que podría estar relacionada la velocidad que calculas como velocidad de caída. Lo está en cierto modo porque depende de la presión del aire. Pero fundamentalmente la velocidad de las moléculas es función de la temperatura. Y es un cálculo complejo, porque interviene la termodinámica. La velocidad del sonido en cualquier medio sigue una ley general según la cual



v = √ (rigidez / densidad)



En el caso de un gas como el aire sería, elevando la velocidad al cuadrado para evitar el engorro de la raíz cuadrada:



v^2 = gamma * p / d



donde gamma es un coeficiente llamado índice adiabático que para los gases ideales diatómicos vale gamma = 1.4,



p es la presión, que aplicando la fórmula de los gases ideales se obtiene de p * V = n * R * T ( V volumen, R constante molar = 8.3145 J ((mol ºK), T temperatura absoluta en grados kelvin ºK, o sea 273+ºC) y n nro de moles).



d es la densidad, que es igual a n*M/V, con M la masa molar en kg/mol, que en el caso del aire es 0,0289 kg/mol.



Sustituyendo se tiene



v^2 = Gamma * k * T / m



donde k es la constante de Boltzmann y m la masa en kg de una molécula (promedio de oxígeno y nitrógeno).



Cuando se dan valores se obtiene para la velocidad del sonido en el aire



v = √ (gamma * R * T) = 331,3 + √ (1 + t / 273,15)



donde t es la temperatura en grados Celsius. Así, a 20ºC tendremos



v = 331,3 + √ (1 + 20 / 273,15) = 332,3 m /seg.



Como ves, el cálculo de la velocidad del sonido en un fluido gaseoso es bastante complejo, y no tiene nada que ver con el procedimiento que indicas. La velocidad de las moléculas sigue una distribución (distribución de Maxwell) que relaciona la energía cinética promedio con la temperatura.

Antes de dar una explicación debemos aclarar algunas cuestiones:



El sonido es una onda, una onda es una oscilación que se propaga a través de un medio. En este caso la oscilación es paralela a la dirección de propagación. Una oscilación es un movimiento periódico alrededor de una posición de equilibrio. Cuando una molécula oscila transmite este movimiento a la inmediatamente próxima y así sucesivamente. Lo que se transmite de una molécula a otra es la energía cinética de la molécula. No hay transporte de materia, es decir, las moléculas vibran alrededor de una posición pero no se trasladan de un lugar a otro.



Para entender correctamente como se transmite el movimiento de una molécula a otra, hay que estudiar dos “osciladores acoplados”, en la red existen simulaciones (applets) sobre esto, busca en google “osciladores acoplados applet”. La primera molécula oscila y la segunda está en reposo, luego debido a la interacción existente entre una molécula y otra (llamada acoplamiento) el movimiento se va transmitiendo paulatinamente hasta que la primera molécula queda quieta y la segunda queda en movimiento. En otras palabras la energía se ha transferido de una molécula a la otra, pero ésta velocidad de transmisión depende del acoplamiento. Si el acoplamiento es fuerte (por ejemplo, entre dos átomos de acero) el tiempo que gasta en transmitirse la energía de un átomo a otro es muy pequeño y si el acoplamiento es débil (como en aire), el tiempo es grande. Entonces la velocidad del sonido depende del acoplamiento entre las moléculas, por eso en el acero la velocidad del sonido es de 5000 m/s y en el aire es de unos cientos de m/s.



Cuando el movimiento es fuerte como dice "Liberian Girl" aumenta la amplitud de oscilación, la amplitud de oscilación de una onda está relacionada con la energía, entonces la onda transporta más energía, pero la velocidad de la onda no aumenta, pues la velocidad no depende de la amplitud de oscilación, sino de los acoples entre las moléculas, en otras palabras, depende es de la elasticidad del medio.



Saludos

El sonido es una onda producida por una vibracion mecanica de un fluido o un solido.Las moleculas no se desplazan sino que transmiten de una a otra una energia.

La velocidad de propagacion depende esencialmente de la elasticidad del medio ambiente

Tal vez te estas confundiendo el consepto de intensidad (golpear fuerte una mesa como tu expresaste) con el concepto de Energia

Si golpeas mas fuerte una mesa, lo unico que provocas es que la onda sonora que se genere posea de mayor amplitud, no mayor velocidad.

Cuando tu generas una onda sonora, lo que haces es provocar un cambio de presion local en el aire, y este se transmite rapidamente en forma de onda, en donde los puntos mas altos de amplitud son de alta presion y los valles de la onda son los puntos en donde la presion esta mas baja.

En sintesis el sonido no es que las moleculas se de aire se desplazen, ellas solo vibran y lo que se desplaza es una onda de cambio de presion.



Espero te ayude un poco

Está claro que el símil que propones no es el correcto.

El sonido es una onda mecánica, esférica que se propaga longitudinalmente.

La velocidad del sonido depende del medio de transmisión, de su temperatura etc. en solidos es función de la densidad del medio y del módulo de Young.

En resumen la velocidad de lo que depende es de las características del medio en el que se propaga

l. a. fuente de energía es l. a. que lo llevó al espacio exterior, llámese cohete, transbordador espacial, etc. Como dato curioso, todos los satélites están en una órbita geoestacionaria, es decir que "flotan" apuntando a un sector geográfico específico, gracias a eso se utilza el gps, donde tres o mas satélites te dan l. a. ubicación exacta en coordenadas terrestres que son latitud y longitud. Esos satélites al no haber fricción o resistencia se mantienen en l. a. órbita geoestacionaria por un tiempo, es decir que l. a. atracción terrestre p.c.. a p.c.. los va a ir atrayendo hacia l. a. tierra, así que en unos años los satélites regresan a l. a. tierra. Uno de los experimentos que hace el transbordador espacial es recuperar algún satelite y con el brazo mecánico le da inercia y vueltas para que siga en l. a. órbita estacionaria. Ojalá quede satisfecha tu pregunta. Saludos

Es una propiedad del sonido expandiéndose por un medio, que por regla general siempre nos referimos al aire atmosférico; algo que no se puede modificar y es inconcusa, o lo aceptamos a nos tiramos por un puente sin parapente, siempre hay ciertas variaciones que depende del material por donde se propaga y si esta varía, por efecto de humedad etc., pos la velocidad de expansión también variará, la naturaleza también es juguetona pero no tanto

porque lo que vibra es el aire , y lo que se propaga es la propia vibración del aire .. no tiene nada que ver la velociadad del emisor

Las respuestas anteriores son correctas; la velocidad del sonido ES una propiedad INTRÏNSECA* del medio en el que se propaga, y no depende por lo tanto de la fuente de emisión. *Depende del módulo de elasticidad y la densdidad del mismo.

Es algo parecido a la velocidad de la luz, que siempre es constante independientemente de la fuente de emisión (bombilla, estrella, etc.). No se si te he ayudado.

Tango alfa:

La velocidad del sonido es variable según el medio en que se desplaza. En el aire, a nivel del mar, es aproximadamente 300 metros por segundo.

La velocidad de desplazamiento de la onda sonora es independiente de la potencia de origen ya que la misma se desplaza sobre las particulas del medio y no desplazando las particulas de ese medio.

Las particulas se mueven en forma perpendicular en relación al desplazamiento de la onda.

Como un corcho en un estanque de agua ante las ondas que producen la caida de una piedra en el mismo.

Un abrazo.