Calculadora de Velocidad del Sonido

La Calculadora de velocidad del sonido le indica qué tan rápido viaja el sonido a través del aire a cualquier temperatura (con una corrección de humedad opcional) o a través de docenas de otros medios como agua, acero, helio y diamante. Muestra el resultado en m/s, km/h, mph, ft/s y nudos, indica la velocidad de la barrera del sonido Mach 1, cuánto tarda el sonido en cubrir una distancia y cómo usarlo para calcular a qué distancia se encuentra la caída de un rayo.

¿Qué es la velocidad del sonido?

La velocidad del sonido es la rapidez con la que una onda de presión (una vibración transmitida de molécula a molécula) viaja a través de un material. En aire seco a 20 °C (68 °F) es de unos 343 m/s (1,235 km/h o 767 mph). El sonido necesita un medio para viajar, por lo que a diferencia de la luz, no puede moverse a través del vacío. Se desplaza más rápido en sólidos rígidos y densos, y más lento en gases.

Fórmula de la velocidad del sonido en el aire

En el aire, la velocidad del sonido depende casi por completo de la temperatura. La relación adiabática exacta es:

donde c es la velocidad del sonido en metros por segundo y T es la temperatura del aire en grados Celsius. Esto proviene de la relación física \( c = \sqrt{\gamma R T / M} \), donde \( \gamma \) es el índice adiabático del aire (aproximadamente 1.4), \( R \) es la constante de los gases, \( T \) es la temperatura absoluta en kelvin y \( M \) es la masa molar del aire. Una aproximación lineal muy útil cerca de la temperatura ambiente es \( c \approx 331.3 + 0.606\,T \).

El aire húmedo es ligeramente menos denso que el aire seco, por lo que el sonido viaja marginalmente más rápido en él. La corrección anterior (donde RH es la humedad relativa en porcentaje) añade como máximo unos 1.2 m/s al 100% de humedad; es una variación pequeña, pero se incluye aquí para mayor exhaustividad.

¿Afecta la temperatura a la velocidad del sonido?

Sí; en el aire, la temperatura es con diferencia el factor dominante. Las moléculas de aire más cálidas se mueven más rápido y chocan con mayor frecuencia, transmitiendo la onda de sonido con mayor rapidez. La velocidad aumenta aproximadamente 0.6 m/s por cada 1 °C de incremento. Esta es la razón por la que el sonido se propaga de manera diferente en una tarde calurosa en comparación con una noche fría, y por qué Mach 1 es más lento para un avión que vuela alto en la fría atmósfera superior que cerca del suelo cálido. La presión del aire y la altitud por sí solas casi no tienen un efecto directo, ya que su influencia en la densidad y la rigidez se cancela en gran medida.

Velocidad del sonido en diferentes medios

El sonido viaja mucho más rápido en líquidos y sólidos que en gases, porque sus moléculas están más juntas y unidas con fuerza, transmitiendo las vibraciones de manera eficiente. La siguiente tabla muestra los valores típicos en condiciones estándar.

¿Por qué el helio hace que tu voz suene aguda?

El sonido viaja casi tres veces más rápido en el helio (unos 1,007 m/s) que en el aire, porque el helio es mucho más ligero que el nitrógeno y el oxígeno del aire. Su tracto vocal resuena a frecuencias más altas cuando se llena con este gas rápido y ligero, elevando el timbre de su voz hacia el familiar sonido de "ardilla animada". (Inhalar helio no es seguro, ya que desplaza el oxígeno que necesita para respirar).

Uso de la velocidad del sonido para medir la distancia

Debido a que la luz llega casi instantáneamente pero el sonido se retrasa, puede estimar a qué distancia se encuentra un evento calculando el tiempo de retraso:

• Rayo: Cuente los segundos entre el destello y el trueno. El sonido cubre aproximadamente 1 km cada 3 segundos (1 milla cada 5 segundos), por lo que debe dividir el retraso por 3 para obtener kilómetros o por 5 para obtener millas.
• Ecos y sonar: Envíe un pulso, mida el tiempo del viaje de ida y vuelta, y multiplíquelo por la velocidad del sonido para encontrar el doble de la distancia hasta la superficie reflectante.

¿Qué afecta a la velocidad del sonido?

Cómo usar esta calculadora

1. Elegir un modo: Seleccione Aire para calcular a partir de la temperatura, o Otro medio para buscar un material.
2. Introducir las condiciones: Para el aire, escriba la temperatura y elija °C, °F o K, y opcionalmente añada una humedad relativa. Para un medio, elíjalo de la lista.
3. Hacer clic en Calcular: La herramienta calcula la velocidad del sonido al instante.
4. Revisar los resultados: Vea la velocidad en cinco unidades, la velocidad Mach 1 y una tabla Mach, los tiempos de viaje del sonido, la regla del rayo, un gráfico de comparación, una curva de respuesta a la temperatura y un desglose paso a paso.

Preguntas frecuentes

¿Cuál es la velocidad del sonido en el aire?

En aire seco a 20 °C (68 °F), la velocidad del sonido es de unos 343 m/s, lo que equivale a 1,235 km/h o 767 mph. A 0 °C es de unos 331 m/s. La velocidad aumenta aproximadamente 0.6 m/s por cada grado Celsius de incremento en la temperatura.

¿Cómo se calcula la velocidad del sonido en el aire?

La velocidad del sonido en aire seco es c = 331.3 × √(1 + T / 273.15), donde T es la temperatura del aire en grados Celsius. Esta es la fórmula adiabática exacta. El aire húmedo es ligeramente más rápido, por lo que se puede añadir una corrección de humedad opcional de unos 0.0124 m/s por porcentaje de humedad relativa.

¿Afecta la temperatura a la velocidad del sonido?

Sí. En el aire, la velocidad del sonido depende casi por completo de la temperatura y aumenta a medida que el aire se calienta, porque las moléculas más calientes se mueven más rápido y transmiten la onda de presión con mayor rapidez. Se incrementa en unos 0.6 m/s por cada grado Celsius. La presión del aire y la altitud por sí solas casi no tienen un efecto directo.

¿Por qué la velocidad del sonido es más rápida en el agua y el acero que en el aire?

El sonido viaja más rápido en materiales más rígidos y densos porque sus moléculas fuertemente unidas transmiten la vibración de manera más eficiente. Es de unos 1,481 m/s en el agua (más de cuatro veces más rápido que en el aire) y de unos 5,960 m/s en el acero (aproximadamente diecisiete veces más rápido que en el aire).

¿Cómo uso la velocidad del sonido para saber a qué distancia está un rayo?

Cuente los segundos entre el momento en que ve el destello del rayo y cuando escucha el trueno, luego multiplique por la velocidad del sonido. Como regla general, el sonido viaja aproximadamente 1 km cada 3 segundos, o 1 milla cada 5 segundos, por lo que dividir el retraso en segundos por 3 da la distancia en kilómetros y dividir por 5 la da en millas.

¿Qué es Mach 1?

Mach 1 es la velocidad del sonido en el medio circundante. En aire a 20 °C, Mach 1 es de unos 343 m/s (1,235 km/h o 767 mph). Debido a que la velocidad del sonido cambia con la temperatura, Mach 1 es ligeramente más lento en el aire frío de la alta atmósfera y más rápido en el aire cálido cerca del suelo.

Recursos adicionales

• Velocidad del sonido - Wikipedia
• Número Mach - Wikipedia