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Relación entre la dirección de propagación del sonido y el diámetro del altavoz

Las ondas sonoras de un altavoz cónico se propagan casi uniformemente en todas las direcciones si la longitud de onda del sonido es mucho mayor que el diámetro del altavoz .

El sonido se transmite esencialmente en la dirección de avance si la longitud de onda es mucho más corta que el diámetro del altavoz.

Q. ¿Cuál es la explicación de este fenómeno y por qué el diámetro es significativo para la dirección de propagación de la onda?

Investigación:

Esto parece ser el resultado de la difracción. Difracción: la curvatura de las ondas alrededor de los obstáculos pequeños* y la propagación de las ondas más allá de las aberturas pequeñas.(*pequeñas en comparación con la longitud de onda)

Q. Pero, ¿dónde se produce la flexión?

Q. ¿Y cuál es el obstáculo aquí?

Supongo que la flexión se produce en los bordes del altavoz

Q. ¿Qué tiene que ver la flexión con el diámetro del altavoz?

Si mi suposición anterior es correcta, el grosor de los bordes sólo debería importar y ser el responsable de la difracción.

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Farcher Puntos 906

Es un efecto de difracción.
Calculando las longitudes de onda se obtienen 16,5 cm para la fuente de 2000 Hz y 330 cm para la de 100 Hz.
La cantidad de difracción se vuelve significativa cuando el tamaño de la apertura se vuelve comparable a la longitud de onda, lo que es en gran medida el caso de su experimento.

Si quieres discutir algo de teoría, entonces podrías considerar el uso de una simple derivación para explicar la razón de una mayor dispersión si la longitud de onda es mayor dado el mismo tamaño de apertura.

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Aquí tienes una membrana que vibra $XY$ produciendo ondas sonoras.
Cada parte de la membrana produce ondas sonoras.
Dividir la membrana por la mitad $YZ$ y $YZ$ y considerando las ondas producidas por un punto de la membrana en la mitad superior $A$ y las ondas de un punto correspondiente en la mitad inferior $A'$ ,
Las ondas salen de la membrana en fase.
En un ángulo determinado $\theta_1$ las ondas de estas dos fuentes puntuales en su oído $BB'$ exactamente fuera de fase y por lo tanto no hay sonido en esa dirección. Las ondas sonoras se concentran en direcciones $\theta_1$ y $-\theta_1$ .
Para una mayor longitud de onda (diagrama de la derecha) la dispersión angular es mayor.

El segunda animación en este enlace podría tener la idea de que el rango de direcciones de las ondas es mayor a medida que disminuye la longitud de onda.

El efecto del tamaño del altavoz puede analizarse de forma similar.

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La gente se gasta mucho dinero comprando altavoces y esto ha hecho que se investigue mucho para mejorarlos.

El sitio de HyperPhysics tiene un bonito introducción a los altavoces y allí encontrará algunas parcelas de patrones direccionales agradables.

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