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    Velocidad Del Sonido

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    Becker Emerson HA
    Este documento discute la velocidad del sonido en el aire y el agua. Presenta fórmulas para calcular la velocidad del sonido basadas en la temperatura, presión y otras propiedades. Luego aplica estas fórmulas para calcular la velocidad del sonido en el aire y el agua a nivel del mar usando datos específicos. Concluye que la velocidad del sonido es mayor en los líquidos que en el aire.

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    Este documento discute la velocidad del sonido en el aire y el agua. Presenta fórmulas para calcular la velocidad del sonido basadas en la temperatura, presión y otras propiedades. Luego aplica estas fórmulas para calcular la velocidad del sonido en el aire y el agua a nivel del mar usando datos específicos. Concluye que la velocidad del sonido es mayor en los líquidos que en el aire.

    Descripción original:

    fluidos,

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    Alumno: HUARACA ALEJO, Beker Emerson

    código: 20172052C
    CURSO: Mecánica de fluidos I

    Velocidad del sonido


    En general, 𝑉𝑆 > 𝑉𝐿 > 𝑉𝐺

    Velocidad de sonido en el aire

    En este caso las propiedades físicas del aire, su presión y humedad, son factores que afectan la
    velocidad.

    Por ejemplo, cuanto mayor es la temperatura del aire mayor es la velocidad de propagación. La
    velocidad del sonido en el aire aumenta 0,6 m/s por cada 1º C de aumento en la temperatura.

    Una velocidad aproximada puede ser calculada mediante la siguiente fórmula empírica:
    𝑣 = (331.5 + 0.6 ∗ Ɵ) 𝑚/𝑠
    donde Ɵ es la temperatura en grados celsius: Ɵ = 𝑇 − 273.15𝐾
    Entonces:

    𝒗 = (𝟑𝟑𝟏. 𝟓 + 𝟎. 𝟔 ∗ (𝑻 − 𝟐𝟕𝟑. 𝟏𝟓)) 𝒎/𝒔 … (1)


    Una ecuación más exacta, referida normalmente como velocidad adiabática del sonido, viene
    dada por la fórmula siguiente:
    𝒌𝑷
    𝒗 = √ 𝒑 𝒎/𝒔 …. (2)
    Donde:

    p: la densidad del medio en kg/m 3
     P: presión del gas en pascales.

    Velocidad de sonido en el agua


    Estas velocidades varían según la presión, temperatura y salinidad.

    𝑬
    𝒗 = √𝒑 𝒎/𝒔 … (3)

    Donde

     E: Modulo de comprensibilidad.
     P: densidad del líquido.
    Aplicación:
    Se desea calcular la velocidad de sonido del aire y del agua a nivel del mar sabiendo los
    siguientes datos:
    𝒌𝒈
    E=220*107 Pa, Pliquido=998.2 , K= 1.4 para el aire, P= 101325 Pa, Paire=1.225 kg/m3, T= 20°c
    𝒎𝟑

    Solución:

    Reemplazamos los datos en las ecuaciones (1),(2) y (3)

    1. Ec. (1) (velocidad de sonido del aire – método empírico)

    Sea: T= 273.15 + 20=293.15 K


    𝒎 𝒎
    𝒗 = (𝟑𝟑𝟏. 𝟓 + 𝟎. 𝟔 ∗ (𝟐𝟗𝟑. 𝟏𝟓 − 𝟐𝟕𝟑. 𝟏𝟓)) = 𝟑𝟒𝟑. 𝟓
    𝒔 𝒔
    2. Ec. (2) (velocidad de sonido del aire – ecuación más exacta)

    Sea: k= 1.4, P=101325 Pa, paire= 1.225

    𝟏. 𝟒 ∗ 𝟏𝟎𝟏𝟑𝟐𝟓 𝒎
    𝒗=√ = 𝟑𝟑𝟗. 𝟕𝟒𝟕 𝒎/𝒔
    𝟏. 𝟐𝟐𝟓 𝒔
    3. Ec. (3) (velocidad de sonido del agua)
    𝒌𝒈
    sea: E=220*107 Pa, Pliquido=998.2
    𝒎𝟑

    𝟐𝟐𝟎 ∗ 𝟏𝟎𝟕 𝒎
    𝒗=√ = 𝟏𝟒𝟖𝟒. 𝟔 𝒎/𝒔
    𝟗𝟗𝟖. 𝟐 𝒔

    Conclusión:

    Notamos que las ecuaciones 1 y 2 tratan del líquido, la ec. 1 es empírica, mientras que la ec. 2
    es más exacta ya que se aplica la velocidad adiabática del sonido y sus resultados son casi
    parecidos, mientras la ec. 3 es la velocidad de sonido del aire donde claramente se puede
    concluir que la velocidad del sonido en los líquidos > velocidad de sonido del aire.

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