La velocidad del sonido, ¿qué es y cuánto alcanza?

Nos metemos de lleno en el terreno de la física para hablar de la velocidad del sonido como concepto y por qué esta de actualidad en estos momentos.

La velocidad del sonido es la velocidad a la que viajan las ondas sonoras por diferentes medios. Varía en función del medio en el que se transmiten las ondas y en la atmósfera dicha velocidad alcanza los 343,2 metros por segundo.

Lo importante de todo, que quede claro como primera gran lección a aprender sobre la velocidad del sonido, es que ésta no depende de la onda propiamente dicha, sino de las características del medio por el que transita.

Velocidad del sonido en los diferentes medios

De esta forma, la ciencia ha podido medir la velocidad del sonido en diferentes medios, siendo estas las principales cifras:

• En el aire, a una temperatura de 20 grados centígrados, se ha comprobado que la velocidad del sonido alcanza los 343,2 metros por segundo.
• Si la temperatura en el aire es de 0 grados centígrados, la velocidad del sonido llega hasta los 331 m/s.
• En el agua, a 25 grados, la velocidad llega hasta los 1.593 m/s.
• En otros elementos, la velocidad del sonido crece en función de cada uno: en el acero llega hasta los 6.100 m/s; en aluminio, 6.400 m/s; y en el cadmio alcanza los 12.400 m/s.

Con estos datos, queda una cosa clara: que la velocidad del sonido es muy superior si las ondas de sonido se propagan sobre cuerpos sólidos que líquidos o gaseosos. Un ejemplo muy gráfico para entender esta cuestión: si nos situamos sobre los raíles de un tren, oiremos la llegada del mismo mucho antes que si nos encontramos en el aire. ¿Por qué? Porque las ondas viajan mucho más rápido por los materiales de los carriles.

La ciencia descubre la máxima velocidad del sonido

El concepto de la velocidad del sonido está muy de moda en la actualidad, ya que científicos de la Universidad de Cambridge y la Universidad Queen Mary de Londres han descubierto la máxima velocidad a la que puede viajar el sonido: nada menos que a 36 kilómetros por segundo.

Este hallazgo sostiene que estos 36.000 m/s son 100 veces más rápidos que la velocidad del sonido en el aire y tres veces más rápido que la propagación de las ondas en el diamante, en donde se alcanzan los 12 kilómetros por segundo.

¿Dónde se ha alcanzado la máxima velocidad del sonido?

La pregunta clave que cabe hacerse en este punto es: ¿qué medio permite que el sonido viaje a una velocidad tan alta? La respuesta, según el nuevo estudio de estas universidades se encuentra en el hidrógeno atómico sólido. Esta forma del elemento sólo ocurre bajo una inmensa presión, como la que se encuentra en el núcleo de los planetas gigantes gaseosos como Júpiter. Bajo esas condiciones, el hidrógeno se comprime en un sólido metálico que puede conducir fácilmente la electricidad y también el sonido.

«Creemos que los resultados de este estudio podrían tener más aplicaciones científicas ayudándonos a encontrar y comprender los límites de diferentes propiedades como la viscosidad y la conductividad térmica relevantes para la superconductividad a alta temperatura, el plasma de cuarzo-gluón e incluso la física de los agujeros negros», sostiene el autor principal de la investigación.

Estudio desde la mecánica cuántica

Los investigadores dieron con el récord de los 36 kilómetros por segundo gracias al estudio de dos constantes fundamentales – la constante de estructura fina y la relación de masa protón-electrón. Estos datos desempeñan un rol importante en el estudio científico, incluyendo en este caso, las propiedades de los materiales.

Una predicción hecha por la teoría es que la velocidad del sonido debería disminuir con la masa del átomo, así que por extensión el sonido debería viajar más rápido en el hidrógeno atómico sólido. El equipo utilizó cálculos de mecánica cuántica para probar cuán rápido se movería a través del material, y encontró que la velocidad está cerca del límite fundamental teórico.

Si bien se trata de un nuevo hallazgo de la ciencia, su impacto no afectaría al día a día de las personas, aunque la compresión de este fenómeno sí podría mejorar la comprensión de diversos modelos para un serie de especialidades.

Hyperloop, el tren del futuro que quiere romper la barrera del sonido

Donde sí pueden notar las personas los efectos de la ciencia en relación a la velocidad del sonido es en el proyecto del tren que está preparando la compañía Virgin. Hyperloop ya ha hecho sus ensayos transportando personas en su cápsula de hipervelocidad.

El proyecto responde al trabajo de varios años que podrían suponer todo un cambio de paradigma en el transporte de personas. El piloto que ha hecho la compañía con dos pasajeros se ha producido en un vehículo construido específicamente para dos personas, aunque la idea que es Virgin diseñe prototipos para 28 pasajeros. Se trataba de vigilar todo lo relativo a la seguridad de las personas y todo salió a la perfección.

Cada vez está más cerca la llegada de Hyperloop, el tren supersónico que promete transportar a personas a una velocidad de 1.200 kilómetros a la hora.

Aunque todavía queda tiempo para que todo esto sea una realidad, la velocidad del sonido ha vuelto a ser desafiada y todo pinta que la palparemos en el futuro.

«Durante los últimos años, el equipo de Virgin Hyperloop ha estado trabajando en convertir su tecnología innovadora en realidad», dijo Sir Richard Branson, fundador del Grupo Virgin. «Con la exitosa prueba de hoy, hemos demostrado que este espíritu de innovación cambiará de hecho la forma en que la gente de todo el mundo vive, trabaja y viaja en los años venideros».

Si bien se trata de un transporte muy costoso por toda la tecnología que trae consigo, además de la propia infraestructura, la llegada del Hyperloop supondría todo un impacto para sectores como el ferroviario y el transporte en general. ¿Se imaginan cómo serían los taxis en el futuro o de qué forma se llevarían a cabo todos los repartos de productos que compramos en Internet?