Velocidad del sonido en la materia

Módulo volumétrico adiabático del aire$=1.4\times 10^5$Módulo de acero de Pa y Young$=1.8 \times 10^{11}$Pensilvania
Densidad del aire$= 1.2$kg m$^{-3}$y de acero$8050$kg m$^{-3}$.

La interacción entre los átomos dentro del acero se produce a través de los enlaces, mientras que la interacción en el aire se produce mediante moléculas que chocan entre sí y están limitadas por la velocidad a la que se mueven las moléculas. Entonces, la velocidad del sonido en el acero es mayor que la del aire, aunque es mucho más denso.

Lo que tiene son dos parámetros, uno relacionado con la fuerza de restauración (elasticidad) y el otro relacionado con la masa del material (densidad).

Las moléculas están vibrando y una mayor fuerza de restauración significa que regresan a su posición media más rápido (potencialmente aumentando la velocidad del sonido), pero si la masa es más grande, esto significa que su regreso a su posición media será más lento (potencialmente disminuyendo la velocidad del sonido).

Sabes que el sonido es una onda longitudinal. Pasa a través de un medio presurizando y despresurizando el medio. Los sólidos son muy elásticos que el aire. Son muy difíciles de deformar. Por lo tanto, resisten cualquier cambio en las posiciones del átomo. Una vez perturbado, el medio desarrolla una gran fuerza restauradora para volver a su posición original, pero la inercia hace que la partícula sobrepase la posición de equilibrio y, por lo tanto, la partícula se mueve de un lado a otro alrededor de la posición de equilibrio. Esta es la razón de la vibración.

Debido a la alta interacción de las partículas en un sólido, cualquier perturbación en un átomo se transfiere muy rápidamente a la partícula vecina. Entonces, la perturbación se transfiere muy lejos en un intervalo de tiempo muy pequeño.

En el caso del aire, las partículas interactúan débilmente. Por lo tanto, el mensaje no se transfiere tan rápido y lleva algún tiempo transferir la información de un punto a otro. No creas que la frecuencia se ve afectada. La frecuencia es independiente del medio. Depende de la cantidad de ciclos de compresión emitidos por la fuente, como cuántas veces empujas y jalas las partículas en el medio.

El hecho es que cuando comparas la velocidad del sonido en diferentes medios, debes tener en cuenta tanto la elasticidad como la densidad del medio. Eso es lo que sugiere la ecuación de Newton-Laplace. Por ejemplo, la velocidad del sonido a través del aire puede explicarse únicamente sobre la base de la densidad.