Velocidad Sonica

1. ESCUELA SUPERIOR
POLITÉCNICA DE
CHIMBORAZO
FACULTAD DE MECÁNICA
MECÁNICA DE FLUIDOS
VELOCIDAD SÓNICA
 Hugo Alexander Noriega Cordovez 8151
 José Andrés Silva Barragán 7928
 Jonathan Saúl Quillay Quillay 8070
 Henry Stiwar Centeno Amaguaya 7702
 Henrry David Poma Orozco 7706
 Ronald Alexis Arevalo Sanchez 7864
 Bryan Sebastian Mejia Rodriguez 7802
 Kevin Stéfano Guamán Guamán 7927

2. 2
3
4
5
1
6
7
8

3. 1
 La velocidad del sonido varía en función del medio en el que se transmite.
 Las ondas sonoras en el
aire se deben a pequeñas
variaciones de la presión
del aire respecto a su
presión en el equilibrio
denominada presión
acústica.
Es la velocidad a la que se propaga cualquier onda de
presión en un medio.

4. DEFINICIÓN FLUJO COMPRESIBLE
VELOCIDAD SONICA
NÚMERO DE MACH
Se denomina flujo compresible a aquel fluido cuya
densidad varía significativamente ante un cambio de
presión.
Se define como la velocidad a la que una onda de presión infinitesimalmente pequeña
viaja a través de un medio.

5. 2
 Se define como la velocidad a la que viaja una onda de
presión infinitesimalmente pequeña a través de un medio
(Yunus A & John M, 2006). Ésta es la velocidad máxima de
flujo de un gas a través de una boquilla convergente (Mott,
2006).
VELOCIDAD
SÓNICA
1. Ecuación de la velocidad de sonido para diferentes medios
𝒗 =
𝑭𝒖𝒆𝒓𝒛𝒂 𝒅𝒆 𝒓𝒆𝒔𝒕𝒊𝒕𝒖𝒄𝒊ó𝒏 𝒒𝒖𝒆 𝒗𝒖𝒆𝒍𝒗𝒆 𝒆𝒍 𝒔𝒊𝒔𝒕𝒆𝒎𝒂 𝒂𝒍 𝒆𝒒𝒖𝒊𝒍𝒊𝒃𝒓𝒊𝒐
𝑰𝒏𝒆𝒓𝒄𝒊𝒂 𝒒𝒖𝒆 𝒔𝒆 𝒐𝒑𝒐𝒏𝒆 𝒂𝒍 𝒓𝒆𝒕𝒐𝒓𝒏𝒐 𝒂𝒍 𝒆𝒒𝒖𝒊𝒍𝒊𝒃𝒓𝒊𝒐

6. 4
ECUACIÓN DE LA VELOCIDAD
DE SONIDO PARA FLUIDOS
 Por ello para obtener cualquier dato con respecto a un fluido aplicaremos la
siguiente formula:
𝒗 =
𝑩
𝝆
Donde:
B= módulo de Bulk
P= densidad
MODULO DE BULK: El módulo de
compresibilidad, de un material mide su
resistencia a la compresión .

7. 5
ECUACIÓN DE LA VELOCIDAD
DE SONIDO PARA FLUIDOS
Así, la rapidez de propagación de un pulso longitudinal en
un fluido únicamente depende del módulo de volumen B y de
la densidad 𝜌 del medio.
 En el instante t=0, el pistón del extremo izquierdo comienza a moverse hacia la
derecha con rapidez constante vy. Esto inicia un movimiento ondulatorio que viaja a la
derecha a lo largo del tubo, donde secciones sucesivas de fluido comienzan a moverse
y a comprimirse en instantes sucesivamente posteriores.
𝒗 =
𝑩
𝝆

8. 3
ECUACIÓN DE LA VELOCIDAD
DE SONIDO PARA FLUIDOS
o Podemos decir que las velocidades de propagación son características del medio
sobre el que se propaga, y no depende de otras características de onda tales como
la frecuencia, el período y la amplitud.
LIQUIDO TEMPERATURA(°C) VELOCIDAD m/s
Agua 0 1402
Agua 20 1482
alcohol 0 1130
NOTA:
Debemos considerar que la velocidad del sonido en los líquidos depende de
la temperatura.

9. ECUACIÓN DE LA VELOCIDAD
DE SONIDO PARA SÓLIDOS
 La rapidez de una onda longitudinal en una varilla sólida está dada por:
 donde Y es el módulo de Young
𝒄 =
𝑬
𝝆
𝑐 = 𝑣𝑒𝑙𝑜𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑑𝑒𝑙 𝑠𝑜𝑛𝑖𝑑𝑜
𝐦
𝐬
𝐸 = 𝑚ó𝑑𝑢𝑙𝑜 𝑑𝑒 𝑌𝑜𝑢𝑛𝑔 𝐍𝐦𝟐
𝜌 = 𝑑𝑒𝑛𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑑𝑒𝑙 𝑚𝑎𝑡𝑒𝑟𝑖𝑎𝑙
𝐤𝐠
𝐦𝟑

10. ECUACIÓN DE LA VELOCIDAD
DE SONIDO PARA GASES
 Cuanto mayor sea la presión que se aplica a un gas para comprimirlo, mayor resistencia opondrá el
gas a una compresión ulterior, y mayor será su módulo de volumen (Young & Freedman, 2013).
donde 𝜌0 es la presión de equilibrio del gas. La cantidad 𝛾 se denomina la razón de
capacidades caloríficas.
 La expresión para el módulo de volumen de un gas que se usaría es
𝑩 = 𝜸𝝆𝟎
𝒄 =
𝜸𝑹𝑻
𝑴
𝜸 = 𝑪𝒐𝒏𝒔𝒕𝒂𝒏𝒕𝒆 𝒂𝒅𝒊𝒂𝒃á𝒕𝒊𝒄𝒂 [−]
𝑹 = 𝑪𝒐𝒏𝒔𝒕𝒂𝒏𝒕𝒆 𝒎𝒐𝒍𝒂𝒓
𝑱
𝒎𝒐𝒍 𝑲
𝑻 = 𝑻𝒆𝒎𝒑𝒆𝒓𝒂𝒕𝒖𝒓𝒂 𝒂𝒃𝒔𝒐𝒍𝒖𝒕𝒂 𝑲
𝑴 = 𝑴𝒂𝒔𝒂 𝑴𝒐𝒍𝒆𝒄𝒖𝒍𝒂𝒓
𝒈
𝒎𝒐𝒍
𝒄 =
𝜸𝑹𝑻
𝑴
𝒄 =
𝜸𝑹𝑻
𝑴
𝜸 = 𝑪𝒐𝒏𝒔𝒕𝒂𝒏𝒕𝒆 𝒂𝒅𝒊𝒂𝒃á𝒕𝒊𝒄𝒂 [−]
𝑹 = 𝑪𝒐𝒏𝒔𝒕𝒂𝒏𝒕𝒆 𝒎𝒐𝒍𝒂𝒓
𝑱
𝒎𝒐𝒍 𝑲
𝑻 = 𝑻𝒆𝒎𝒑𝒆𝒓𝒂𝒕𝒖𝒓𝒂 𝒂𝒃𝒔𝒐𝒍𝒖𝒕𝒂 𝑲
𝑴 = 𝑴𝒂𝒔𝒂 𝑴𝒐𝒍𝒆𝒄𝒖𝒍𝒂𝒓
𝒈
𝒎𝒐𝒍

11. ECUACIÓN DE LA VELOCIDAD
DE SONIDO PARA GASES
 La velocidad del sonido es la velocidad de fase de las ondas sonoras
en un medio, es decir, es la velocidad a la que se propaga un frente
de ondas en dicho medio. En la atmósfera terrestre es de 343.2
m/s (1235.52 km/h a 20 °C de temperatura, con 50 % de humedad y
a nivel del mar).

12. ECUACIÓN DE LA VELOCIDAD
DE SONIDO PARA AIRE
 La siguiente ecuación muestra que las ondas acústicas en el interior de un tubo delgado y largo
son ondas dispersivas, siendo la velocidad de fase una función de la frecuencia de las ondas que
se propagan en su interior (Dershowitz, 2013).
 Siendo c la velocidad del sonido en el aire.
𝐶𝑃 ≈ c 1 −
1.65𝑥10−3
𝑎𝑓
1
2
−
4.9𝑥10−6
𝑡 − 26.85
𝑎𝑓
1
2

13. ECUACIÓN DE LA VELOCIDAD
DE SONIDO PARA AIRE
1. Características básicas
 Una onda sonora en un volumen de fluido causa compresiones
y expansiones del fluido
 La velocidad del sonido en el aire aumenta con la temperatura.
A temperaturas exteriores típicas, c es de aproximadamente
340 m/s.
 La velocidad del sonido cambia con la temperatura y
varía según el fluido.

14. APLICACIONES

15. CONCLUSIONES
 El sonido es un fenómeno que se propaga a través del aire cuando
las moléculas chocan contra él, generando una presión, de tal
manera, que cuando algo vibra o hablamos, lo que produce
realmente es que aumente la densidad del aire.
 La velocidad del sonido en un gas no es constante, sino que
depende de la temperatura.
 La velocidad del sonido es mayor en los sólidos que en los líquidos
mientras que en estos últimos es superior con respecto a los gases.
Esto se debe a que mientras más sólida es la materia, los enlaces
atómicos en ella tienen mayor grado de cohesión favoreciendo así
la transmisión de la onda sonora.
 La velocidad con que se transmite el sonido depende
principalmente de la elasticidad del medio en que se transmite.
 La velocidad de propagación de una onda sonora depende de las
características del medio en el que ocurre la propagación y no de
las características de la onda ni de la fuerza que la genera

16.  Cotos Morales, R. C. (2019). Mecánica de Fluidos.
 Landau, L. D., Lifshitz, E. M., Berestetskii, V. B., & Pitaevskii, L. P. (2021). Mecánica de
fluidos. Reverté.
 Mott, R. (2006). Mecánica de Fluidos. In Mecánica De Fluidos.
https://rua.ua.es/dspace/bitstream/10045/20299/4/tema2_impulsion.pdf
 Young, H., & Freedman, R. (2013). Movimiento rectilíneo. In Física universitaria (Vol. 1).
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/15003161%0Ahttp://cid.oxfordjournals.org/lookup/doi/1
0.1093/cid/cir991%0Ahttp://www.scielo.cl/pdf/udecada/v15n26/art06.pdf%0Ahttp://www.scop
us.com/inward/record.url?eid=2-s2.0-84861150233&partnerID=tZOtx3y1
 Yunus A, Ç., & John M, C. (2006). Mecánica de fluidos, fundamentos y aplicaciones. In Mc
Graw Hill (Vol. 51, Issue 1).