¿El sonido viaja más rápido en el agua o en el aire?

La mayoría de las personas, ya sean estudiantes o trabajadores, tienen una idea bastante clara de cómo funciona el sonido. Después de todo, ¿quién no ha oído hablar de ondas sonoras, vibraciones y otros conceptos similares? Sin embargo, hay algunas nociones que todavía desconciertan a la gente hasta el día de hoy, en particular con respecto a la forma en que el sonido se propaga en el agua y el aire. Y, con tanta información contradictoria en línea, es fácil ver por qué.

Entonces, si usted es uno de los muchos que quieren saber si el sonido viaja más rápido en el agua o en el aire, este artículo lo tiene cubierto. Pero primero, ¡comencemos con lo básico!

¿Qué es el sonido?

En términos generales, el sonido es un tipo de onda mecánica longitudinal que viaja a través de un medio. Sin embargo, hay dos definiciones con respecto a cómo se produce el sonido.

Para empezar, en fisiología, el sonido se crea cuando las vibraciones de un objeto viajan a través de un medio hasta llegar al tímpano humano. En física, el sonido se produce en forma de onda de presión. Más específicamente, cuando los objetos vibran, hacen que las moléculas cercanas también vibren, desencadenando una reacción en cadena de vibraciones de ondas de sonido en el medio específico.

Pero independientemente de la definición que prefiera, notará una similitud: el sonido necesita un medio para propagarse y no viajará a través del vacío. De hecho, el sonido viaja a diferentes velocidades dependiendo del medio. En otras palabras, la densidad y compresibilidad del medio afectan directamente la velocidad del sonido. Por ejemplo, las ondas sonoras viajarán más lentamente en un medio menos denso y más comprimible.

¿Qué tan rápido viaja el sonido en el agua?

Cuando se trata de agua, el sonido puede viajar tan rápido como 1498 metros por segundo, o aproximadamente 3350 millas por hora. Sin embargo, como se mencionó anteriormente, las características físicas del medio afectan en gran medida la velocidad.

Salinidad

Como resultado de su alta salinidad, el agua de mar, como los océanos, permite que el sonido viaje hasta 33 metros por segundo más rápido que el agua dulce que se encuentra en los lagos. Esto se debe a que las moléculas de sal responden rápidamente a las perturbaciones de las moléculas vecinas, propagando las ondas de sonido más rápido ya distancias más largas.

Densidad

La velocidad del sonido también depende de la densidad. Como ya sabrá, el agua tiene una densidad impresionante debido a su disposición molecular única. Por lo tanto, las ondas de sonido pueden viajar mucho más rápido bajo el agua a medida que la onda choca y vibra con más moléculas.

Temperatura y Presión

Debe comprender que, a medida que el océano se hace más profundo, su temperatura disminuye y su presión aumenta. Estos afectan la disposición de las partículas y, por extensión, la velocidad del sonido. En pocas palabras, el sonido viaja más lento a nivel de la superficie que a profundidades más bajas.

¿Qué tan rápido viaja el sonido en el aire?

El sonido puede viajar por el aire a un promedio de 332 metros por segundo, o 742 millas por hora. Aunque eso pueda parecer rápido, no es tan rápido como la luz, que viaja a 186,411.358 millas por hora. Pero al igual que con el agua, también hay muchos factores que afectan la forma en que el sonido se propaga en el aire:

La temperatura

Las moléculas de aire tienden a tener más energía a temperaturas más altas, lo que significa que vibrarán más rápido. Eso permite que las ondas de sonido también viajen más rápido y más lejos, ya que son impulsadas por colisiones de moléculas. Sin embargo, a medida que el sonido se mueve a través de la atmósfera, algunas partes de su onda viajarán más rápido que otras debido a las diferencias de temperatura.

Lo interesante del sonido es que, a una temperatura constante, su velocidad no depende de la presión del medio. Eso es porque estas dos propiedades están unidas entre sí. Por lo tanto, el aumento de la temperatura también aumentará la presión y, en consecuencia, la velocidad del sonido.

Dirección del aire

La dirección del viento puede afectar la velocidad del sonido y la distancia que puede viajar. De hecho, puede notar que los niveles de sonido son más altos cuando sopla el viento, como desde una carretera hacia el nivel del suelo.

Humedad

Los vapores de agua son menos densos que el aire seco a una temperatura constante. Naturalmente, la presencia de humedad disminuirá la densidad del aire y aumentará la velocidad del sonido. Por lo tanto, los ambientes húmedos experimentan una propagación del sonido mucho más rápida que las áreas secas y frías.

¿Por qué el sonido viaja más rápido en el agua que en el aire?

A estas alturas, es posible que haya notado que el sonido viaja unas cuatro veces más rápido en el agua que en el aire. La razón principal detrás de esto es que el agua es más densa que el aire. Claro, no toda el agua tiene propiedades idénticas, ya que la salinidad y la temperatura varían y afectan su densidad. Pero aun así, las moléculas en el agua están más juntas, lo que hace que se transmitan más vibraciones a una velocidad de sonido más rápida.

Además, el agua es un entorno incompresible. En realidad, es mejor imaginar que el agua es similar a un objeto sólido, ya que tienden a comportarse de manera similar cuando se trata de compresión. Más específicamente, cuando el agua encuentra una fuerza, inmediatamente transfiere su energía a las moléculas cercanas, al igual que los sólidos. Esta característica se ve parcialmente compensada por la alta densidad del agua, creando el ambiente perfecto para que el sonido viaje a través de él.

Y por último, es importante mencionar que el sonido viaja más rápido en materiales más duros. Es cierto que el agua como unidad no es necesariamente dura; sin embargo, tiene un fuerte vínculo entre sus moléculas. Por tanto, la propagación del sonido es más rápida cuanto más rápido pasa de una partícula a la siguiente.

Pero, ¿por qué es más difícil hablar con alguien bajo el agua?

Naturalmente, puede asumir que, dado que el sonido viaja más rápido en el agua, sería increíblemente fácil conversar con alguien mientras nada o bucea. Pero eso no podría estar más lejos de la verdad.

Cuando alguien habla, lo hace emitiendo aire y enviando ondas de compresión a través de él. Eso es gracias a tus pulmones, cuerdas vocales y boca, que trabajan juntos para imprimir una forma de onda de sonido en la ráfaga de aire que sale de tu cuerpo. Entonces, para que alguien que está en el agua lo escuche, el sonido deberá viajar desde su boca hacia el agua circundante.

Sin embargo, el sonido se acopla muy mal del aire al agua. De hecho, el agua tiende a reflejar las ondas sonoras externas en lugar de permitir que penetren en su superficie. Esa es también la razón por la que se producen fenómenos como el eco cuando gritas o hablas cerca de un pozo, ya que el agua en el fondo refleja las ondas de sonido hacia ti.

¿Qué pasa con la distancia de viaje del sonido?

Cuando se trata de viajes de sonido, el agua es nuevamente el claro ganador, ya que permite que el sonido se propague a distancias de casi 15,500 millas. Para entender por qué ese es el caso, imagina una ballena que nada en el océano y llama a sus compañeros. Las ondas de sonido que produce se mueven de manera similar a las ondas en el agua.

A medida que el sonido viaja y alcanza profundidades cada vez mayores, comienza a disminuir y finalmente se refracta hacia abajo. Una vez que el sonido alcanza una región llamada capa de termoclina, su velocidad disminuye aún más hasta el mínimo. Esto se debe a que la capa de termoclina presenta cambios rápidos de presión y temperatura.

Después de atravesar la capa, las ondas de sonido encuentran otra área donde la temperatura permanece constante. Sin embargo, la presión continúa aumentando, lo que provoca un aumento en la velocidad del sonido, lo que hace que se refracte hacia arriba. Esta canalización de ondas permite que el sonido viaje miles de kilómetros con poca o ninguna pérdida de energía. Es gracias a este proceso que los científicos pueden captar canciones de ballenas a muchos kilómetros de distancia.

Conclusiones clave

Comprender cómo funciona y viaja el sonido es extremadamente importante. Claro, es posible que no trates con medios como el agua todos los días. Sin embargo, el aire está a tu alrededor, y aprender la forma en que afecta la velocidad del sonido puede ayudarte a encontrar la manera perfecta de insonorizar tu entorno y disfrutar de una vida libre de ruidos.

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