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¿Por qué el eco de las ondas sonoras que chocan con el vacío se desfasa?

Posible duplicado:
Desplazamiento de fase de 180 grados en la reflexión de un medio ópticamente más denso

He leído en un libro de física para músicos que, cuando una onda sonora choca con un objeto casi sólido, genera un eco casi completamente en fase. Sin embargo, cuando la onda choca con un objeto casi vacío, el eco generado es casi completamente desfasado.

¿Puede alguien explicar, con detalle, por qué ocurre esto (o indicarme una explicación detallada)?

(Mi habilidad matemática es bastante fuerte, pero mi habilidad física no lo es).

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dAnjou Puntos 203

Se reduce al cambio de la velocidad del sonido en la interfaz. La velocidad del sonido en el aire es de aproximadamente 343 m/s. La velocidad del sonido en un objeto sólido suele ser mucho, mucho más alta porque la rigidez es mucho mayor. Por ejemplo, la del cobre es de 3901 m/s, la del ladrillo es de 4176 m/s y hay muchos otros materiales que puedes consultar para referencia .

Por otro lado, un cuasi-vacío tiene muy pocas moléculas para transmitir el sonido. Esto significa que el sonido no viaja muy bien a través de él y la velocidad del sonido es mucho, mucho menor. Contrariamente a la creencia popular, no es cero para todas las frecuencias, pero para muchos sonidos simplemente no viajan muy bien sin moléculas que los transmitan.

Así que tenemos dos condiciones. En la primera, la onda va de un medio a otro donde la velocidad del sonido es mayor (el objeto sólido) y en la segunda la onda va de un medio a otro donde la velocidad del sonido es menor (el casi vacío). Se puede ver una animación de estos dos efectos al final de esta página .

Se puede ver que la transmisión a una velocidad de onda inferior produce un cambio de fase (la onda se debilita y se invierte) mientras que la transmisión a la velocidad de onda superior sólo produce un debilitamiento de la amplitud. Un tratamiento matemático de las ondas que atraviesan los límites se realiza mediante las ecuaciones de Maxwell, pero una onda electromagnética y una onda sonora obedecen a las mismas ecuaciones gobernantes (básicas).

El mecanismo principal en ambos casos es que una onda que impacta en una superficie genera una onda en el segundo material. Esa onda saldrá a mayor o menor velocidad que la onda incidente. Si las propiedades de ambos materiales fueran idénticas, la onda pasaría a través de ellos y no habría reflexión (no hay eco).

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¿Podría explicar cómo se supone que los sonidos de algunas frecuencias viajan a través del vacío?

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Casi vacío. Pocas partes del espacio están totalmente vacías de moléculas para transmitir las ondas sonoras. Las ondas sonoras no pueden transmitirse a longitudes de onda inferiores a la trayectoria libre media, que admito que es una longitud de onda muy grande en el espacio interplanetario (~1AU). Pero no es cero. Y estamos hablando de casi vacío, que no es tan escaso como el espacio exterior.

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Ah, vale. Sólo para poner algunos números: $\lambda \approx 1 \textrm{ m}$ para las ondas sonoras audibles (a $f = 300 \textrm{ Hz}$ ), siendo el camino libre medio algo del orden de decenas o cientos de metros en el espacio exterior ( es.wikipedia.org/wiki/ , es.wikipedia.org/wiki/Vacío#Medición )

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