La velocità del suono nell'acqua

Il suono si propaga nei solidi con una velocità maggiore che nei liquidi, così come si propaga più velocemente in questi ultimi che nei gas.
Ciò avviene perché la trasmissione dell’energia sonora avviene con un’onda elastica: una successione di compressioni e rarefazioni del fluido nella direzione di propagazione del suono. Immaginando di dividere il fluido in tanti strati perpendicolari alla direzione da cui proverrà il suono, quando il primo strato è colpito dall’onda sonora, ne assorbe l’energia comprimendosi.
Riespandendosi, cede l’energia al successivo, che a sua volta l’assorbe comprimendosi, e così via. La rapidità con la quale ogni strato si comprime e si riespande, e quindi la velocità di trasmissione, dipende da una proprietà del fluido, la comprimibilità: meno lo strato è comprimibile, prima cederà l’energia al successivo.
Naturalmente l’acqua è meno comprimibile dell’aria, perciò il suono si propaga più velocemente nei liquidi (così come nei solidi) che nell’aria.

Il valore numerico della velocità del suono nell'acqua fu determinato nel XIX secolo da i due scienziati Colladon e Sturm nel lago di Ginevra.

Schema dell'esperimento

L'esperimento era composto da un timbro collocato sott'acqua e destinato a dare dei suoni in tempi determinati. Ad una grande distanza da questo, un tubo era condotto dalla barca, dove si trovava l'osservatore, fino nell'acqua. Il tubo era molto allargato nella parte inferiore a guisa di un colossale orecchio, ed era chiuso col mezzo di una membrana elastica, la quale pescava interamente nell'acqua. Le vibrazioni sonore provenienti dal timbro si propagavano attraverso l'acqua fino alla membrana, e da questa all'aria del tubo. L'osservatore che teneva l'orecchio al tubo, sentiva distintamente il suono. Per cui, misurando la distanza dal timbro fino all'osservatore e misurando il tempo impiegato dal suono per percorrere tutta la distanza, Colladon e Sturm trovarono la velocità di 1435 m/s.

Riferimenti bibliografici:
https://www.focus.it/scienza/scienze/perche-il-suono-e-piu-veloce-nellacqua-che-nellaria
https://www.phys.uniroma1.it/DipWeb/museo/note.htm
http://www.intratext.com/IXT/ITA3304/_P3.HTM