Física de primaria y secundaria · Grades 1–9
27Cómo viaja el sonido
El fogonazo del relámpago — después uno, dos, tres segundos de silencio — y solo entonces el gruñido del trueno. ¡Y eso que el fogonazo y el gruñido nacieron juntos en la misma nube! El sonido, ya lo aprendimos, es un temblor que viaja. Este capítulo lo acompaña por el camino: por dónde viaja, a qué velocidad corre y qué le pasa cuando choca con una pared.
27.1 El sonido necesita un transportista
Proposición 27.1 (Sin transportista no hay sonido)
El sonido viaja solo a través de las cosas: por el aire, por el agua, por la madera, el ladrillo y el acero. Donde no hay absolutamente nada — ni aire ni ninguna otra sustancia —, el sonido no puede viajar: el temblor no tiene nada que hacer temblar.
Ejemplo 27.2 (La campana dentro de la campana de vidrio)
Un experimento famoso, de hace tres siglos: un timbre eléctrico suena dentro de un recipiente de vidrio — y se oye con claridad. Una bomba saca después el aire del recipiente cerrado mientras el martillito del timbre sigue golpeando a la vista. El sonido se apaga… y muere. Deja entrar de golpe el aire: el sonido vuelve. El timbre no paró nunca — lo que se le quitó y se le devolvió fue su transportista. Y ahora puedes zanjar una pregunta antigua: la Luna silenciosa, donde un grito muere sin que nadie lo oiga, es silenciosa porque no tiene nada de aire.
Ejemplo 27.3 (Transportistas mejores que el aire)
Los sólidos y el agua transportan el sonido de maravilla — a menudo mejor que el aire. Apoya la oreja plana sobre la mesa y pide a un amigo que rasque muy flojito el otro extremo: por el aire no oyes nada; por la madera, el rasguño llega fuerte y nítido. Los nadadores oyen los golpes bajo el agua de un extremo a otro de la piscina; las ballenas se cantan unas a otras a través de mares enteros. Y las paredes gruesas llevan el taladro del vecino a todas las habitaciones — los sólidos son casi demasiado buenos en esto.
Método 27.4 (El teléfono de cuerda)
- haz un agujerito en el fondo de dos vasos de papel;
- pasa por ellos los extremos de una cuerda larga y hazle un nudo a cada uno para que no se escapen;
- separaos hasta que la cuerda quede tirante y no toque nada por el camino;
- uno habla flojito dentro de su vaso; el otro se pone el suyo en la oreja.
El susurro llega nítido de un extremo a otro del patio: tu voz hace temblar el vaso, el temblor recorre la cuerda tensa y el vaso lejano lo vuelve a tocar. Deja que la cuerda se afloje o pellízcala con dos dedos, y el teléfono muere — la carretera está cortada.
27.2 El sonido tarda su tiempo
Proposición 27.5 (Rápido, pero no instantáneo)
El sonido es un corredor, no un mago: por el aire recorre unos cada segundo — tres segundos para más o menos un kilómetro. La luz, en cambio, llega tan deprisa que, en cualquier escena que puedas mirar, su viaje cuenta como instantáneo. Esa diferencia es la historia entera de la tormenta.
Método 27.6 (¿A qué distancia está la tormenta?)
- ve el fogonazo — empieza a contar segundos a ritmo regular: un cocodrilo, dos cocodrilos, …;
- para en el primer gruñido del trueno;
- divide tu cuenta entre : eso es más o menos la distancia de la tormenta en kilómetros.
Seis segundos: unos . Si las cuentas se acortan de un rayo al siguiente, la tormenta se está acercando — hora de meterse bajo techo.
Ejemplo 27.7 (Los ecos)
Grita hacia un gran acantilado o hacia un edificio solitario al otro lado de un campo: “¡HOLA!” — un momento de silencio — “¡Hola!” responde tu propia voz. El sonido rebota en las paredes grandes y duras, y un sonido rebotado que vuelve a ti lo bastante tarde como para oírlo por separado es un eco. Cuanto más lejos está la pared, más largo es el viaje de ida y vuelta de tu voz y más tarde llega el eco. En una habitación pequeña, el rebote vuelve demasiado deprisa para oírlo aparte — solo hace que tu voz suene más llena.
Observación 27.8 (El sonar: el eco puesto a trabajar)
Los barcos miden la profundidad del mar gritando hacia abajo — un chasquido dentro del agua — y cronometrando el eco del fondo. Agua profunda, eco tardío; agua poco profunda, eco rápido. Los delfines y los murciélagos nacieron sabiendo el truco: chasquean y escuchan, y leen los ecos para cazar en aguas oscuras y en cuevas negrísimas. Al contar los segundos del trueno ya has usado su método: cronometra el sonido y sabrás la distancia.
27.3 Ejercicios
Ejercicio 27.1 ★
Nombra tres transportistas del sonido de este capítulo y un sitio por el que el sonido no puede viajar en absoluto.
Ejercicio 27.2 ★
En el experimento del recipiente, el martillito del timbre sigue golpeando mientras el sonido muere. ¿Qué se ha quitado exactamente y qué demuestra eso?
Ejercicio 27.3 ★
¿Por qué es la Luna un mundo silencioso? Responde con la proposición del capítulo.
Ejercicio 27.4 ★
En el teléfono de cuerda, ¿qué transporta el susurro? Da las dos reglas para que el teléfono siga funcionando.
Solución
Solución de Ejercicio 27.4.
Lo transporta la cuerda tensa: la voz hace temblar el vaso, el vaso hace temblar la cuerda y la cuerda lo vuelve a tocar en el vaso lejano. Reglas: mantener la cuerda bien tirante y no dejar que toque nada (ni aflojarse ni dedos que la pellizquen).
Ejercicio 27.5 ★
¿Cuánto recorre el sonido por el aire en un segundo, aproximadamente? ¿Y en tres segundos?
Solución
Solución de Ejercicio 27.5.
Unos en un segundo — más o menos un kilómetro en tres.
Ejercicio 27.6 ★
Cuentas nueve segundos entre el fogonazo y el trueno. ¿A qué distancia está la tormenta? En el rayo siguiente, tu amigo cuenta solo tres segundos — ¿qué ha cambiado y qué deberíais hacer los dos?
Solución
Solución de Ejercicio 27.6.
: está a unos . Tres segundos después significan alrededor de : la tormenta se ha acercado muchísimo — a meterse bajo techo.
Ejercicio 27.7 ★
¿Por qué apoyar la oreja en la mesa te deja oír un rasguño que el aire no te llegó a entregar?
Ejercicio 27.8 ★
¿Qué es un eco? ¿Por qué responde más tarde un acantilado más grande y más lejano que uno cercano?
Ejercicio 27.9 ★
¿Cómo distingue el sonar de un barco el agua profunda de la poco profunda? ¿Qué dos animales juegan al mismo juego y dónde?
Ejercicio 27.10 ★★
Las viejas películas del Oeste enseñan a los exploradores apoyando la oreja en el raíl de acero para pillar un tren todavía lejano. ¿Por qué delata el raíl al tren mucho antes que el aire? Da las dos ventajas que el raíl le ofrece al sonido. (Una tiene que ver con transportar bien; para la otra, acuérdate de que el raíl va recto hasta el tren mientras que el sonido en el aire se extiende en todas las direcciones como los anillos de un estanque, adelgazando a medida que avanza.)
Solución
Solución de Ejercicio 27.10.
Primero, el acero transporta el sonido mucho mejor que el aire, así que el retumbar sobrevive al largo viaje. Segundo, el raíl guía el sonido recto por una única carretera hasta la oreja del explorador, mientras que en el aire libre el ruido del tren se extiende en todas las direcciones como los anillos de un estanque, adelgazando con cada metro — así que el mensaje del raíl llega más fuerte y más nítido, mucho antes que el del aire.
Ejercicio 27.11 ★★
De pie en un patio grande y vacío, das una palmada y oyes volver el chasquido de tu propia palmada desde la pared del fondo al cabo de un segundo entero. El sonido corrió hasta la pared y volvió en ese segundo. ¿A qué distancia está la pared? ¡Cuidado: piensa en el viaje de ida y vuelta!
Solución
Solución de Ejercicio 27.11.
En un segundo el sonido recorre unos — pero ese segundo pagó la ida y la vuelta. La pared está a la mitad: a unos .