Siete experimentos para medir la velocidad del sonido en el aire
📘 El micrófono es uno de los sensores del teléfono que más utilizamos en clase. Sirve para experimentos sobre las frecuencias y la forma de las señales sonoras, pero también para medir la velocidad del sonido. Encontrará más información sobre este sensor en nuestra guía Sensores del smartphone: la guía completa.
- Christophe Chazot
- 28 de abril
- 9 min de lectura
Calcular la velocidad del sonido se convierte en una tarea sencilla y motivadora con un smartphone, que transforma este concepto, a menudo abstracto, en una experiencia de aprendizaje tangible. Para los alumnos, el ejercicio resulta especialmente gratificante porque desmitifica la complejidad de las ondas sonoras y les permite explorar sus distintas propiedades físicas con un dispositivo que forma parte de su vida cotidiana. En este artículo presentamos siete experimentos, cada uno de ellos basado en un smartphone y en la aplicación FizziQ, para determinar la velocidad del sonido y hacer que la ciencia sea interactiva y accesible.
En resumen. A 20 °C, la velocidad del sonido en el aire es de unos 343 m/s. Es una velocidad lo bastante “lenta” como para que un smartphone pueda medirla con una precisión razonable: realizados con cuidado, los experimentos que siguen dan el resultado con un error de alrededor del 5 %, lo cual está muy bien si se tiene en cuenta que el sonido recorre 10 metros en unos 30 ms. Los alumnos pueden medirla a partir de tres principios físicos distintos: el tiempo que tarda un sonido en recorrer una distancia conocida, la resonancia de una columna de aire y la interferencia de dos ondas sonoras. Esta guía describe siete experimentos de aula que requieren entre uno y tres teléfonos y ningún material de laboratorio.
Contenido
Las ondas sonoras y su propagación - Métodos para medir la velocidad del sonido - Medición por tiempo de vuelo - Medición por longitud de onda - Medición por frecuencia de resonancia - Conclusión
Las ondas sonoras y su propagación
Una onda sonora es una vibración mecánica que se propaga en un medio, como el aire o un líquido. La velocidad del sonido es la velocidad a la que esta onda se propaga en dicho medio; depende de la temperatura, de la presión y de la densidad del medio que atraviesa.
En el aire, si lo asimilamos a un gas diatómico perfecto, podemos calcular la velocidad del sonido con la ecuación: c = sqrt(γ*RT/Ma), c, la velocidad del sonido, γ, el cociente entre las capacidades caloríficas a presión constante y a volumen constante. γ = 7/5 para el aire, R, la constante de los gases ideales, T, la temperatura absoluta del medio, Ma, la masa molar del aire: Ma = 29 g/mol.
Con la fórmula anterior podemos calcular la velocidad teórica del sonido en las condiciones habituales de temperatura y presión: c = 343 m/s a una temperatura de 20 grados, es decir, unas 767 millas por hora. En el agua, el sonido viaja más de 4 veces más rápido que en el aire, a unos 1482 metros por segundo, y en algunos metales como el hierro dulce se desplaza mucho más deprisa, a cerca de 6000 m/s (13 333 millas por hora).
¿Cómo medir la velocidad del sonido con un smartphone?
Existen muchas formas de medir la velocidad del sonido con un smartphone o una tableta. Estos métodos se agrupan en tres grandes categorías que, curiosamente, aprovechan propiedades físicas distintas de las ondas sonoras:
- Estimar el tiempo de vuelo (ToF)
- Medir la frecuencia del sonido con un resonador de Helmholtz
- Medir la longitud de onda a una frecuencia dada
Estos son los siete experimentos, uno al lado del otro. Las precisiones indicadas son las que obtenemos en clase, no las mejores posibles.
| # | Experimento | Principio | Teléfonos | Material | Precisión típica | Nivel | Duración |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | Cronómetro acústico, dos palmadas | Tiempo de vuelo | 2 | Cinta métrica, de 5 a 20 m de espacio | 5 a 10 % | Secundaria y bachillerato | 30 min |
| 2 | Cronómetros sincronizados | Tiempo de vuelo | 2 | Lo mismo | 3 a 8 % a partir de 10 m | Secundaria y bachillerato | 30 min |
| 3 | Probeta y agua | Resonancia | 1 | Probeta graduada, agua, regla | Alrededor del 1 % con regresión lineal | Bachillerato | 35 min |
| 4 | Soplar sobre una botella | Resonancia | 1 | Una botella vacía, regla | 10 a 15 % | Bachillerato | 20 min |
| 5 | El “pop” de un corcho | Resonancia | 1 | Una botella por abrir | 10 a 15 % | Bachillerato | 20 min |
| 6 | Tubo y ruido blanco | Resonancia | 2 | Tubo de cartón, regla | 5 a 10 % | Bachillerato | 30 min |
| 7 | Interferencia de dos fuentes | Longitud de onda | 2 o 3 | Cinta métrica, una sala silenciosa | Alrededor del 10 % | Bachillerato | 45 min |
Estos son los métodos que han utilizado generaciones de científicos para determinar la velocidad del sonido:
➡️ Marin Mersenne fue el primero en evaluar, en 1635, la velocidad del sonido en el aire en 448 m/s por el método del tiempo de propagación. Los científicos Viviani y Borelli afinaron ese valor en 1656 y obtuvieron 344 m/s.
➡️ Isaac Newton adoptó un enfoque distinto, por un método analítico, al determinarla a partir de las frecuencias de resonancia de las ondas sonoras en un tubo en U; detalla su método en la primera edición de los Principia (1687).
➡️ A lo largo de los siglos, a medida que las estimaciones ganaban en exactitud, quedaba una incertidumbre: ¿podría el ser humano superar la velocidad del sonido? La cuestión se resolvió en 1947, cuando el aviador estadounidense Chuck Yeager alcanzó Mach 1 a bordo del avión X-1. Una vez más, el ser humano había cruzado una barrera que se creía infranqueable.
Hoy, la mítica medición de la velocidad del sonido está al alcance de cualquiera. Puede realizar estos experimentos con uno o varios smartphones, sin necesidad de material especializado. Tome los teléfonos y comencemos esta aventura de descubrimiento.
Medición del tiempo de vuelo (ToF)
Como en cualquier cálculo de velocidad, el objetivo es determinar el tiempo que tarda una onda sonora en recorrer una cierta distancia. Como la velocidad del sonido es alta, la medición del tiempo exige un equipo específico: un cronómetro acústico.
Un cronómetro acústico mide la diferencia de tiempo entre dos sonidos cuyo nivel sonoro supera un cierto umbral. Este dispositivo no se encuentra en una mesa de laboratorio, pero existen muchas aplicaciones para smartphone que ofrecen esta función. En FizziQ, encontrará el cronómetro acústico en el menú Herramientas. También puede construir su propio cronómetro acústico con disparadores.
Si nunca ha utilizado el cronómetro acústico, la actividad Reflejos es un buen calentamiento: compara un cronómetro manual con el cronómetro acústico de FizziQ y ayuda a los alumnos a hacerse una idea de la precisión de la herramienta antes de abordar la medición de la velocidad del sonido.
Medición de la velocidad del sonido por tiempo de vuelo (ToF). El protocolo tradicional para medir la velocidad del sonido con un cronómetro acústico es el siguiente: se separan dos smartphones una cierta distancia (al menos 5 metros) y se coloca un operador junto a cada teléfono. Los operadores dan una palmada uno después del otro. La primera palmada pone en marcha los dos cronómetros y la segunda los detiene. Los alumnos comprueban entonces que la diferencia de tiempo dt entre los dos cronómetros es dt = 2*d/c, donde d es la distancia entre los smartphones y c la velocidad del sonido. Este experimento permite una precisión de entre el 5 y el 10 %, que puede mejorarse realizando varias mediciones. Es también una buena ocasión para hacer un poco de estadística.
Experimento 1 en resumen. Qué se necesita: dos teléfonos con cronómetro acústico, una cinta métrica y de 5 a 20 m de espacio libre. Cómo funciona: la primera palmada pone en marcha los dos cronómetros y la segunda los detiene; el sonido de cada palmada llega al teléfono lejano más tarde que al cercano. Fórmula: dt = 2·d/c. Resultado esperado: a 10 m, dt ≈ 58 ms. Precisión: del 5 al 10 %, mejor con varias repeticiones. Errores frecuentes: una distancia demasiado corta (a 5 m, dt es de solo 15 ms, cerca de la precisión de disparo de ±1 a 2 ms), un umbral de disparo que se activa con los pasos, viento a lo largo de la línea de los teléfonos.
El protocolo funciona bien, pero a los alumnos más jóvenes a menudo les cuesta entender el cálculo del desfase, cuya fórmula no es muy intuitiva. Preferimos una variante de este protocolo desarrollada por Aline Chaillou, de la Fundación La main à la pâte.
En este segundo protocolo, empezamos por sincronizar los cronómetros colocándolos uno junto al otro y poniéndolos en marcha con una palmada. A continuación, desplazamos uno de los dos smartphones una cierta distancia d sin hacer ruido. Un operador situado junto a este segundo smartphone detiene entonces los dos cronómetros con una palmada. El cálculo del desfase resulta muy intuitivo para los alumnos, porque relacionan de inmediato la diferencia de distancia que crea el desfase con el desplazamiento de uno de los dos smartphones.
La diferencia de tiempo dt es igual a: dt = d/c.
Este segundo protocolo también permite introducir la noción de sincronización de relojes. Es el mismo concepto de sincronización que se utilizó en el célebre experimento de Hafele-Keating de 1971 para comprobar la relatividad. Tenga cuidado de calibrar el umbral de disparo del cronómetro acústico para que no se active al desplazar uno de los dos smartphones.
El protocolo completo paso a paso, con la variante de sincronización y el análisis de los datos, está disponible en la actividad Velocidad del sonido.
Experimento 2 en resumen. Qué se necesita: los mismos dos teléfonos y la cinta métrica. Cómo funciona: los cronómetros se ponen en marcha uno junto al otro, un teléfono se aleja en silencio y una única palmada a su lado detiene los dos. Fórmula: dt = d/c. Resultado esperado: 29 ms a 10 m, 58 ms a 20 m. Precisión: del 3 al 8 % a partir de 10 m; la desviación típica en repeticiones sucesivas disminuye rápidamente con la distancia. Errores frecuentes: el cronómetro del teléfono que se desplaza se activa durante el trayecto, o la distancia se mide hasta un punto equivocado del teléfono.
Medición de la velocidad del sonido con resonadores de Helmholtz
El segundo método para calcular la velocidad del sonido se basa en el principio de la resonancia acústica, un fenómeno por el cual un sistema acústico amplifica las ondas sonoras cuya frecuencia coincide con una de sus frecuencias propias de vibración. Las frecuencias de resonancia de ciertas cavidades, como los cilindros o las botellas, son fáciles de determinar por el cálculo. Esta frecuencia depende de la velocidad del sonido y de la forma del objeto. Midiendo la frecuencia de resonancia podemos deducir la velocidad del sonido.
Un primer protocolo muy sencillo consiste en soplar sobre el borde de una probeta graduada. Esto emite un sonido cuya frecuencia fundamental podemos medir con FizziQ. Para un tubo cerrado, la frecuencia fundamental de resonancia es: f₀ = c/(4·L + 1.6·D), donde L es la longitud del tubo y D su diámetro.
Para obtener mediciones más precisas, podemos medir la frecuencia para distintas alturas de agua en la probeta y, mediante una regresión lineal de los resultados, determinar la velocidad del sonido con un error inferior al uno por ciento. Esta versión precisa del protocolo, con regresión lineal sobre varias alturas de agua, se detalla en la actividad Helmholtz.
Experimento 3 en resumen. Qué se necesita: un teléfono con frecuencímetro o analizador de espectro, una probeta graduada, agua y una regla. Cómo funciona: al soplar sobre el borde se excita el modo fundamental de la columna de aire; al añadir agua se acorta la columna y sube la nota. Fórmula: f₀ = c/(4·L + 1.6·D). Resultado esperado: de unos 200 a 400 Hz con la probeta vacía hasta 800 a 2000 Hz cuando quedan 2 o 3 cm de aire; f representada frente a 1/L es una recta cuya pendiente da c. Precisión: alrededor del 1 % con la regresión, del 5 al 10 % con una sola lectura. Errores frecuentes: olvidar la corrección de extremo (c sale demasiado alta en un 5 a 10 %), una nota inestable (las lecturas se dispersan ±5 a 10 Hz).
Medición de la velocidad del sonido con un resonador de Helmholtz. Si le gusta el burdeos y tiene una botella vacía, puede utilizar una botella de esta región, cuyas características volumétricas son inmutables. Ulysse Delabre detalla en este vídeo los cálculos para medir la frecuencia de resonancia al soplar en la botella.
Un recorrido completo por este experimento, con la medición de la frecuencia del “pop” y el cálculo de la velocidad del sonido a partir de la geometría de la botella, se ofrece en la actividad El sonido de una botella.
Experimento 4 en resumen. Qué se necesita: un teléfono, una botella vacía y una regla. Cómo funciona: la botella es un resonador de Helmholtz; el aire del cuello oscila sobre el colchón de aire del cuerpo. Fórmula: f₀ = (c/2π)·√(A/(V·L’)), con A la sección del cuello, V el volumen de aire y L’ la longitud del cuello más su corrección de extremo (alrededor de 0.6·D). Resultado esperado: de 300 a 600 Hz según la botella, de 400 a 500 Hz para una botella de vino estándar de 75 cl. Precisión: del 10 al 15 %. Errores frecuentes: el volumen interior y las dimensiones del cuello, difíciles de medir bien, dominan la incertidumbre.
¿Y si la botella está sin abrir? Aun así es posible realizar el experimento y, paradójicamente, de forma todavía más sencilla: descorchándola. Al retirar el corcho se oye un “pop” debido a la resonancia del aire de la parte situada entre el líquido y la boca de la botella. Si medimos la frecuencia del “pop” con el frecuencímetro, podemos utilizar la fórmula anterior de la frecuencia de resonancia de un tubo para deducir la velocidad del sonido.
Experimento 5 en resumen. Qué se necesita: un teléfono con el frecuencímetro y una botella por abrir. Cómo funciona: el “pop” es el aire del cuello que resuena durante unas centésimas de segundo. Fórmula: la misma que en el experimento 4, con V el volumen de aire entre el líquido y el corcho. Resultado esperado: un pico breve entre 300 y 600 Hz. Precisión: del 10 al 15 %. Errores frecuentes: un “pop” demasiado corto para que el frecuencímetro lo capte (grábelo y lea el espectro en su lugar), un nivel de líquido sin medir.
Un último protocolo, que siempre sorprende a los alumnos, aprovecha el hecho de que, si se emiten varias frecuencias simultáneamente en una cavidad, los armónicos de la frecuencia de resonancia de la cavidad se amplifican respecto a las demás frecuencias emitidas. Si medimos el espectro de un ruido blanco emitido en esta cavidad, las frecuencias armónicas de la frecuencia de resonancia destacan sobre las demás. Recordemos que el ruido blanco es una sucesión aleatoria de sonidos emitidos en todas las frecuencias. En la biblioteca de sonidos de FizziQ encontrará sonidos de ruido blanco. Los alumnos que no estén familiarizados con el ruido blanco pueden explorar primero su contenido en frecuencias con la actividad Ruido blanco, que utiliza el analizador de espectro de FizziQ para mostrar que el ruido blanco contiene todas las frecuencias con una intensidad aproximadamente igual.
Tomemos entonces un tubo abierto por los dos extremos, como un rollo de papel de cocina o la manguera de una aspiradora. En un extremo del tubo emitiremos un ruido blanco, que puede generarse con la biblioteca de sonidos de FizziQ o con el sonido de un vídeo que emita ruido blanco o ruido rosa. En el otro extremo del tubo medimos el espectro de frecuencias. La medición del espectro del ruido blanco a través del tubo mostrará picos en la frecuencia fundamental y en sus armónicos. Deducimos la frecuencia de resonancia y después la velocidad del sonido con la fórmula de la frecuencia de resonancia de un tubo abierto: f₀ = c/(2·L + 1.6·D)
El protocolo completo, con la emisión del ruido blanco, el análisis del espectro en el otro extremo del tubo y la identificación de los picos de resonancia, se describe en la actividad Efecto tubo.
Experimento 6 en resumen. Qué se necesita: dos teléfonos (uno reproduce el ruido y el otro analiza el espectro), un tubo de cartón y una regla. Cómo funciona: el tubo amplifica las frecuencias que encajan en su longitud; los picos del espectro son la fundamental y sus armónicos. Fórmula: f₀ = c/(2·L + 1.6·D), armónicos en 2f₀, 3f₀… Resultado esperado: para un rollo de papel de cocina de 30 cm de largo y 4 cm de ancho, una fundamental cerca de 540 Hz y después picos cerca de 1090, 1630 y 2170 Hz. Precisión: del 5 al 10 %, mejor si se utilizan varias longitudes de tubo y se toma la pendiente. Errores frecuentes: tomar un armónico por la fundamental, olvidar la corrección de extremo (resultado de un 8 a 15 % demasiado alto).
A menudo se obtienen mejores resultados con ruido rosa, que es similar al ruido blanco pero con menor sonoridad en los sonidos agudos. El uso del ruido rosa permite reforzar la intensidad de la frecuencia fundamental de resonancia respecto a sus armónicos superiores. En internet se encuentran ejemplos de ruido rosa.
Por último, se pueden realizar distintas mediciones con tubos de distintas longitudes y deducir c midiendo la pendiente en la gráfica.
Medición de la velocidad del sonido con interferencias de ondas
Este tercer tipo de protocolo se basa en la medición de la longitud de onda de un sonido puro de frecuencia conocida. La velocidad se deduce de la relación: c = l.f, con l la longitud de onda y f la frecuencia.
Este método es el que se utiliza habitualmente en los laboratorios escolares. Emplea una fuente sonora y dos micrófonos colocados a cierta distancia de esta fuente y conectados a un osciloscopio de doble entrada. Desplazando los dos micrófonos uno respecto al otro, el operador encuentra la distancia para la cual las dos ondas están en fase, que es la longitud de onda.
Con smartphones, este protocolo no es posible porque no disponen de doble entrada de sonido… Sin embargo, con un poco de imaginación podemos encontrar otros caminos.
El primer protocolo que proponemos consiste en utilizar dos smartphones que emiten el mismo sonido puro, por ejemplo a una frecuencia de 680 hercios. Colocando los smartphones a cierta distancia, calcularemos los lugares del eje que une los dos smartphones donde las ondas se suman y los lugares donde se anulan.
Con FizziQ se puede utilizar el sonido de 680 hercios de la biblioteca de sonidos. Se colocan dos smartphones a unos 3 metros uno del otro. Un tercer smartphone sirve para medir la intensidad sonora (instrumento oscilograma de FizziQ) a lo largo del eje de los dos smartphones. La interferencia de las dos ondas crea zonas de intensidad muy alta, los vientres, y otras muy débiles, los nodos. La distancia entre los nodos (unos 50 cm) es igual a la longitud de onda de la onda sonora para la frecuencia de 680 hercios. Midiendo la separación entre los nodos (o los vientres), calculamos la velocidad del sonido.
Este experimento de interferencia con tres smartphones se detalla por completo en la actividad Una burbuja sin ruido, que guía a los alumnos para localizar los nodos y los vientres y calcular la longitud de onda y, a partir de ella, la velocidad del sonido.
El experimento también puede realizarse con solo dos teléfonos móviles. Uno de los dos smartphones sirve entonces de emisor y, al mismo tiempo, de instrumento para medir el volumen sonoro. Un segundo móvil que emite un sonido puro de la misma frecuencia se acerca al primero, y la distancia entre el nodo y el vientre se anota midiendo el volumen sonoro en el primer smartphone, identificado por las variaciones de intensidad. Para realizar este experimento con FizziQ, preferimos utilizar la intensidad sonora medida con el instrumento Osciloscopio, que es más precisa que el volumen sonoro en decibelios.
Por último, si solo dispone de un smartphone, también es posible realizar este experimento colocando una superficie reflectante en lugar del segundo smartphone del experimento anterior. La precisión se reduce todavía más, pero el cálculo sigue siendo posible.
Experimento 7 en resumen. Qué se necesita: dos teléfonos que reproducen el mismo tono puro y un tercero que mide el nivel, o solo dos teléfonos, en una sala con pocos ecos. Cómo funciona: donde las dos ondas llegan en fase el sonido es fuerte; donde llegan en oposición de fase casi desaparece. Fórmula: c = λ·f, con λ medida a partir del patrón de interferencia. Resultado esperado: a 680 Hz, mínimos sucesivos separados unos 25 cm, es decir, media longitud de onda; a 440 Hz, unos 39 cm. Precisión: alrededor del 10 %. Errores frecuentes: reflexiones en paredes y muebles que difuminan los mínimos, altavoces de sonoridad desigual, un sonómetro desplazado demasiado deprisa.
Estos distintos experimentos permiten calcular la velocidad del sonido con una precisión de alrededor del 10 %.
¿Qué método elegir?
Depende de lo que tenga en el armario y de lo que quiera que la clase comprenda.
- Con un solo teléfono: la probeta (experimento 3) o una botella (4 y 5). No hace falta compañero, y la versión con regresión de la probeta es la más precisa de las siete.
- Para secundaria: los cronómetros sincronizados (experimento 2). Los alumnos ven aparecer el retardo a medida que alejan el teléfono; la fórmula dt = d/c no necesita explicación.
- Para el resultado más preciso: la probeta con varias alturas de agua y una regresión lineal (experimento 3). Con regularidad nos quedamos a menos del 1 % del valor tabulado.
- Para mostrar qué es la resonancia: el tubo y el ruido blanco (experimento 6). El espectro en la pantalla, con sus picos regularmente espaciados, es la onda estacionaria hecha visible.
- Para mostrar la interferencia: las dos fuentes (experimento 7). Recorrer las zonas fuertes y silenciosas con el sonómetro es algo que los alumnos recuerdan.
- Al aire libre, con un grupo numeroso: los cronómetros acústicos (1 y 2). Asigne a cada pareja de alumnos una distancia y compare los resultados en la pizarra.
- En interior, en una sala pequeña: prefiera la resonancia (3 a 6). Los ecos estropean las mediciones con cronómetro y por interferencia.
Qué esperar y de dónde vienen los errores
Sea cual sea el método, una clase cuidadosa termina entre 330 y 360 m/s. El valor tabulado es 343 m/s a 20 °C, de modo que un resultado de 335 m/s en un pasillo frío a 12 °C no es un error: la velocidad del sonido gana unos 0.6 m/s por grado, y 338 m/s es lo que da la fórmula a esa temperatura. Pida a los alumnos que anoten la temperatura antes de empezar.
Con los cronómetros, el factor limitante es el disparo, que se produce con una precisión de alrededor de ±1 a 2 ms. A 5 m, el retardo que hay que medir es de solo 15 ms, y la desviación típica en diez repeticiones suele ser del 5 al 15 %. A 20 m, el retardo es de 58 ms y la dispersión baja al 3 a 8 %. La distancia es la forma más barata de ganar precisión.
Con la resonancia, la trampa es la corrección de extremo. La columna de aire vibra un poco más allá de la abertura, de modo que la longitud efectiva es mayor que la del tubo: 0.6·D por cada extremo abierto, de ahí los términos 1.6·D y 4·L de las fórmulas anteriores. Si se omite, la velocidad del sonido sale demasiado alta en un 5 a 15 %, que es exactamente el error sistemático que encuentran los alumnos al comparar con el valor tabulado. Que descubran ese error por sí mismos vale más que el número corregido.
Con la interferencia, el patrón nunca es tan limpio como en el dibujo. Los mínimos son poco marcados a causa de las reflexiones, y las lecturas se dispersan ±2 a 3 dB. Medir varias franjas y dividir es lo que devuelve el resultado al 10 %.
Las herramientas, en 2026
Los siete experimentos se diseñaron para FizziQ, que hoy ofrece el cronómetro acústico, el frecuencímetro, un analizador de espectro en tiempo real, un generador de sonidos con tonos puros y ruido blanco y rosa, y el cuaderno en el que acaban las mediciones, las fotos y los cálculos. FizziQ Web ejecuta los mismos instrumentos de sonido en un ordenador, lo que resulta práctico para la regresión del experimento 3 o para proyectar un espectro a toda la clase. Cualquier otra aplicación con cronómetro acústico y analizador de espectro servirá; la física no cambia.
Para concluir
Hemos identificado varias formas distintas de estimar la velocidad del sonido. Estos experimentos pueden clasificarse en tres categorías que se relacionan con distintas propiedades físicas de las ondas sonoras. Todos ellos pueden realizarse con FizziQ o con otras aplicaciones para móvil o tableta, según su preferencia. El smartphone es una de las mejores herramientas disponibles para medir la velocidad del sonido: ofrece múltiples formas de abordar el mismo problema y está al alcance de los alumnos. Que disfrute experimentando.
Preguntas frecuentes (FAQ)
¿Cuál es la velocidad del sonido a 20 °C? Unos 343 m/s en aire seco, es decir, 1235 km/h. A una temperatura dada no depende de la presión, pero sí de la temperatura: unos 331 m/s a 0 °C, 343 m/s a 20 °C y 349 m/s a 30 °C.
¿Puedo medir la velocidad del sonido con un solo teléfono? Sí, con la resonancia. Una probeta graduada y un poco de agua (experimento 3) o una botella (experimentos 4 y 5) solo necesitan un teléfono con frecuencímetro. La probeta con regresión es incluso el método más preciso de los siete.
¿Por qué necesito dos smartphones para el método del tiempo de vuelo? Porque el sonido recorre 10 m en 29 ms, demasiado rápido para una persona con un cronómetro. Dos cronómetros acústicos, uno en cada extremo, registran la llegada de la misma palmada en dos lugares; la diferencia entre ambos es el tiempo de recorrido.
¿La frecuencia cambia la velocidad del sonido? No. En el aire, a frecuencias audibles, un sonido de 100 Hz y otro de 5000 Hz viajan a la misma velocidad. Los alumnos pueden comprobarlo con el experimento de interferencia a dos frecuencias: la separación de las franjas cambia, la velocidad calculada no.
¿Cómo afecta la temperatura al resultado? La velocidad del sonido aumenta unos 0.6 m/s por grado Celsius. Una medición realizada en el exterior a 10 °C debería dar unos 337 m/s, no 343. Anote la temperatura y compare con el valor esperado a esa temperatura, no con la cifra del libro de texto.
¿Qué método es el más preciso? La probeta con varias alturas de agua y una regresión lineal, con un error de alrededor del 1 %. Después, los cronómetros sincronizados a 20 m o más, con un 3 a 8 %. Las botellas y la interferencia se acercan al 10 %.
¿Puedo hacer estos experimentos en interior? Los experimentos de resonancia (3 a 6) funcionan en cualquier sitio. Los cronómetros y el experimento de interferencia sufren con los ecos: un gimnasio o un pasillo dan mínimos difusos y disparos falsos. Sáquelos al exterior o a la sala más grande y amueblada de que disponga.
¿Qué es la corrección de extremo y puedo ignorarla? El aire de un tubo vibra ligeramente más allá de la abertura, de modo que el tubo se comporta como si fuera unas 0.6 veces su diámetro más largo en cada extremo abierto. Si se ignora, la velocidad del sonido sale entre un 5 y un 15 % demasiado alta. Mantenerla en la fórmula es lo que lleva la probeta al 1 %.
Para seguir leyendo: este artículo forma parte de nuestra guía completa para medir y analizar el sonido con un smartphone o un ordenador.