¿Por qué es más difícil oír a alguien bajo el agua que en el aire?

Question

Como el agua es más densa que el aire, las ondas sonoras viajan más rápido y con más energía en el agua que en el aire. Sin embargo, oímos peor en el agua que en el aire. ¿A qué se debe?

Para aclarar, estaba comparando estos dos:

1. Tener bajo el agua tanto la fuente sonora como el oyente (humano)
2. Tener tanto la fuente de sonido como el oyente (humano) por encima del agua.

Answer 1

Desajuste de impedancia.

La relación de impedancia o la relación de admitancia (admitancia = inversa de la impedancia) describe qué parte de una onda se refleja o se transmite en la frontera de dos medios en función de la frecuencia. En principio, el oído es un transductor de impedancia que convierte las ondas sonoras que golpean el tímpano en vibraciones más pequeñas y potentes por medio de los huesecillos auditivos, que actúan sobre la cóclea. Si el medio que actúa sobre el oído es el agua en lugar del aire, para el que el tímpano está optimizado, se produce un desajuste de impedancias y las ondas se reflejan en gran medida en su lugar y sólo provocan pequeñas vibraciones en el tímpano.

Answer 2

TL; DR: la mayor parte del sonido (energía) se refleja en la superficie del agua.

Si pensamos en un experimento real en el que no podemos oír a alguien bajo el agua, la persona a la que queremos oír no está en el agua: está hablando en el aire y las ondas sonoras tienen que propagarse a través de la frontera entre el aire y el agua. El agua, al ser más densa que el aire, refleja la mayor parte del sonido que incide sobre ella (como un espejo que refleja ondas EM): sólo penetra una pequeña fracción de la energía de la señal inicial.

La situación es muy distinta si se trata de sonido creado bajo el agua, por animales o dispositivos adaptados a la creación de sonido subacuático.

Esto podría describirse como desajuste de impedancia y, en este sentido, mi respuesta es complementaria a la de @Bulbasaur, que se centró en el desajuste de impedancia entre el medio (agua) y el oído (adaptado para igualar la impedancia acústica del aire).