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¿Cómo se midió por primera vez la velocidad del sonido de forma precisa?
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Como cualquiera puede saber, durante una tormenta se ve mucho antes caer al rayo que escuchar al trueno. Esta diferencia se debe fundamentalmente a la gran diferencia existente entre las velocidades de la luz y del sonido. La luz (en este caso el rayo) llega a nuestras retinas de forma prácticamente instantánea, ya que la velocidad de la luz en la atmósfera está cerca de los 300.000 km/s. El sonido (en este caso el trueno) llega tarde con una notable diferencia. En caso de tormentas lejanas, esta diferencia puede llegar a ser de varios segundos
La diferencia es notable a día de hoy, y era notable hace varios siglos. Lo que no era tan sencillo era determinar con precisión la velocidad del sonido. Si bien en este caso se podía hacer una buena aproximación (a diferencia del caso de la medición de la velocidad de la luz), las aproximaciones tenían una fuerte dependencia de la capacidad de reacción del ser humano que efectuaba la medición, y hace varios siglos no existía un reloj lo suficientemente preciso como para determinar medidas de centésimas de segundo.
Ya en la antigua Grecia, Aristóteles experimento con las vibraciones de las cuerdas y el agradable sonido que producían. Con esto, basándose más en la filosofía que en las pruebas experimentales, determinó que el sonido se propagaba en a través del movimiento del aire. Su falta de base se demostró cuando hipotetizó sobre el hecho de que las altas frecuencias se desplazaban a mayor velocidad que las bajas frecuencias.
Después de la oscura Edad Media, Leonardo da Vinci retomó la idea de que el sonido se desplazaba mediante ondas en el aire, pero nadie se planteo firmemente medir su velocidad hasta Marin Mersenne . Éste matemático francés, a menudo llamado “el padre de la acústica”, estuvo la mayor parte de su vida encontrando el sentido matemático de la música. Por ello, en uno de sus muchos experimentos analizando los ecos del sonido, intentó medir la velocidad del mismo aprovechándose del eco. Su método, pese a la ausencia de un sistema de medición preciso, le permitió establecer una velocidad para el sonido alejándose únicamente un 10%.
Varios fueron lo que lo intentaron después de Mersenne, pero todos los que se aventuraron a medirlo del mismo modo que Mersenne dependían en exceso de la capacidad de reacción de la persona que efectuaba la medición, por lo que sus resultados tuvieron un margen de error similar.
En 1687, Isaac Newton publicaba su teoría del sonido en su libro Philosophiae Naturalis Principia Mathematica. En ella exponía cómo la propagación del sonido a través de cualquier fluido dependía únicamente de las propiedades físicas del propio fluido, tales como la elasticidad y la densidad del mismo. De este modo Newton hizo la primera aproximación teórica a la velocidad del sonido, el cuál difirió de la real en un 16%.
En 1864, el físico francés Henri-Victor Regnault diseñó un ******o para llevar a cabo la primera medición automática de la velocidad del sonido. El ******o en cuestión consistía en un cilindro giratorio revestido de papel sobre el que una pluma trazaba una línea. Ésta pluma tenía una conexión eléctrica que provocaba que pudiera cambiar de posición en función de si recibía corriente (la pluma se acercaba al papel) o no (la pluma se alejaba del papel).
El circuito diseñado por Regnault tenía dos interruptores en paralelo. El primero de los interruptores estaba conectado al rifle, comenzando el experimento cerrado, y el segundo estaba conectado a un diafragma sensible al sonido, comenzando el experimento abierto. De este modo, al comenzar el experimento la pluma pintaba sobre el cilindro, al disparar el rifle la pluma se alejaba del cilindro, acercándose de nuevo una vez que el sonido llegase al sensor, situado a varios cientos de metros de distancia.
Como Regnault conocía la velocidad a la que el cilindro giraba, así como el perímetro del cilindro, tan sólo tuvo que medir el trecho que había dejado la pluma sin pintar, consiguiendo aproximar la velocidad del sonido a 1200 km/h. Con esto, Regnault consiguió la primera buena aproximación a la velocidad del sonido, alejándose tan sólo en un 3% de la velocidad real, que a día de hoy, gracias a otros sistemas más complejos como el tubo de Quincke, se puede determinar con gran precisión.
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