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Velocidad del sonido en el mar

Storyboard

La velocidad del sonido en el mar depende de la presión, temperatura y salinidad.

>Modelo

ID:(1548, 0)



Mecanismos

Iframe

>Top



Código
Concepto

Mecanismos

ID:(15462, 0)



Velocidad del sonido con la profundidad

Concepto

>Top


La velocidad del sonido en el océano varia con la profundidad según se muestra en la gráfica:

La forma del curva puede ir variando según la época del año.

ID:(11814, 0)



Dependencia de la velocidad del sonido

Concepto

>Top


La velocidad del sonido en el océano depende de la temperatura y de la presión como se muestra en la gráfica:

ID:(11815, 0)



Modelo

Top

>Top



Parámetros

Símbolo
Texto
Variable
Valor
Unidades
Calcule
Valor MKS
Unidades MKS
$\theta_i$
theta_i
Angulo de incidente
rad
$\theta_r$
theta_r
Angulo de refracción
rad
$c_0$
c_0
Factor velocidad de sonido 0
m/s K^3
$c_1$
c_1
Factor velocidad de sonido 1
m/s K^2
$c_2$
c_2
Factor velocidad de sonido 2
m/s K #
$c_3$
c_3
Factor velocidad de sonido 3
m/s K
$c_4$
c_4
Factor velocidad de sonido 4
m/s Pa
$c_5$
c_5
Factor velocidad de sonido 5
m/s #
$c_6$
c_6
Factor velocidad de sonido 6
m/s
$p$
p
Presión hidrostatica
Pa
$c_i$
c_i
Velocidad de la luz en el medio incidente
m/s
$c_e$
c_e
Velocidad de la luz en el medio refractado
m/s

Variables

Símbolo
Texto
Variable
Valor
Unidades
Calcule
Valor MKS
Unidades MKS
$s$
s
Salinidad
-
$T$
T
Temperatura
K
$c$
c
Velocidad del sonido
m/s

Cálculos


Primero, seleccione la ecuación: a , luego, seleccione la variable: a

Cálculos

Símbolo
Ecuación
Resuelto
Traducido

Cálculos

Símbolo
Ecuación
Resuelto
Traducido

Variable Dado Calcule Objetivo : Ecuación A utilizar




Ecuaciones

#
Ecuación

$ c = c_0 T ^3- c_1 T ^2+( c_3 - c_2 s ) T + c_4 p + c_5 s - c_6 $

c = c_0 * T ^3- c_1 * T ^2+( c_3 - c_2 * s )* T + c_4 * p +c_5 * s - c_6


$\displaystyle\frac{ \sin\theta_i }{\sin \theta_r }=\displaystyle\frac{ c_i }{ c_e }$

sin( theta_i )/sin( theta_r )= c_i / c_e

ID:(15465, 0)



Ley de Snell en función de la velocidad

Ecuación

>Top, >Modelo


La relación entre los ángulos de incidencia y refractados indicados en la siguiente gráfica



se pueden escribir en función de la velocidad de la luz en cada medio c_i y c_e como

$\displaystyle\frac{ \sin\theta_i }{\sin \theta_r }=\displaystyle\frac{ c_i }{ c_e }$

$\theta_i$
Angulo de incidente
$rad$
5147
$\theta_r$
Angulo de refracción
$rad$
5148
$c_i$
Velocidad de la luz en el medio incidente
$m/s$
9822
$c_e$
Velocidad de la luz en el medio refractado
$m/s$
9823

Observando la imagen se nota que los senos de los angulos son respectivamente\\n\\n

$\sin\theta_i=\displaystyle\frac{c_i\Delta t}{d}$

y\\n\\n

$\sin\theta_e=\displaystyle\frac{c_e\Delta t}{d}$

\\n\\nSi se despeja en ambas ecuaciones la distancia d y se igualan ambas expresiones se tiene que\\n\\n

$d=\displaystyle\frac{c_i\Delta t}{\sin\theta_i}=\displaystyle\frac{c_e\Delta t}{\sin\theta_e}$



por lo que se tiene que

$\displaystyle\frac{ \sin\theta_i }{\sin \theta_r }=\displaystyle\frac{ c_i }{ c_e }$

ID:(3342, 0)



Ecuación de la velocidad del sonido

Ecuación

>Top, >Modelo


En 1977, Clay y Medwin desarrollaron un modelo para estimar la velocidad del sonido en función de la temperatura, salinidad y presión.

Se puede estimar la velocidad del sonido ($c$)8652 en función de la presión hidrostatica ($p$)8800, la temperatura ($T$)8791 y la salinidad ($s$)8792 mediante la siguiente expresión:

$ c = c_0 T ^3- c_1 T ^2+( c_3 - c_2 s ) T + c_4 p + c_5 s - c_6 $

$c_0$
Factor velocidad de sonido 0
2.9e-4
$m/s K^3$
8793
$c_1$
Factor velocidad de sonido 1
0.2926
$m/s K^2$
8794
$c_2$
Factor velocidad de sonido 2
10
$m/s K$
8795
$c_3$
Factor velocidad de sonido 3
99.91
$m/s K$
8796
$c_4$
Factor velocidad de sonido 4
1.58e-6
$m/s Pa$
8797
$c_5$
Factor velocidad de sonido 5
4071.5
$m/s$
8798
$c_6$
Factor velocidad de sonido 6
9963.6
$m/s$
8799
$p$
Presión hidrostatica
$Pa$
8800
$s$
Salinidad
$-$
8792
$T$
Temperatura
$K$
8791
$c$
Velocidad del sonido
$m/s$
5073

donde $c_i$ son constantes empíricas.

Referencia: "Study of Absorption loss effects on acoustic wave propagation in shallow water using different empirical Models", Yasin Yousif Al-Aboosi, Mustafa Sami Ahmed, Nor Shahida Mohd Shah y Nor Hisham Haji Khamis, ARPN Journal of Engineering and Applied Sciences, Vol. 12, No. 22, Noviembre 2017.

ID:(11816, 0)