¿Por qué y cómo se produce el sonido cuando dos objetos chocan entre sí?

Question

Cuando dos objetos chocan y sufren una colisión parcialmente inelástica (como todas las que experimentamos en la vida cotidiana), rebotan hasta cierto grado, pero la energía cinética no se conserva. Por lo tanto, la energía del movimiento debe convertirse en otro tipo de energía. Así, cuando dos objetos chocan, las formas más comunes de energía a las que se convierte la energía cinética son la energía sonora y la energía térmica.

Algunas colisiones son más ruidosas que otras simplemente porque causan una mayor variación local de presión (que luego se propaga a través del aire hasta que finalmente se escucha). Entonces, ¿por qué algunos objetos, incluso si la velocidad antes y después de la colisión parece ser la misma, son más ruidosos que otros? Es decir, ¿cómo entran en juego las diferentes propiedades de los materiales en el fenómeno?

¿Cómo y por qué, mediante la mecánica de sólidos y fluidos o mediante un razonamiento microscópico heurístico, se puede explicar este proceso?

Answer 1

El sonido son ondas de presión longitudinales en el aire. Puede ser producido de un par de formas en una colisión.

1. El impacto puede generar ondas de presión o resonancias en los propios cuerpos, que luego interactúan con el medio circundante para producir sonidos audibles. Este es el mecanismo de una campana.

2. Si suficiente aire es expulsado del espacio entre los dos cuerpos al acercarse, puede generarse sonido directamente (el desplazamiento es el evento inicial) o como un efecto secundario de ese aire expulsado que interactúa con los bordes de los cuerpos. Este mecanismo es lo suficientemente raro en la vida diaria que no puedo pensar en un ejemplo ahora mismo.

Answer 2

Entonces, ¿por qué algunos objetos, incluso si la velocidad antes y después de la colisión parece ser la misma, son más ruidosos que otros? Quiero decir, ¿cómo entran las diferentes propiedades del material en el fenómeno?

Como mencionó dmckee

El sonido son ondas de presión longitudinales en el aire...

1. El impacto puede generar ondas de presión o resonancia en los cuerpos mismos que luego interactúan con el medio circundante para producir sonidos audibles. Este es el mecanismo de una campana.

sin embargo, lo que se implicaba pero no necesariamente era evidente es que el tamaño y la forma cambiarán lo alto que sea el sonido. Es decir, dado una campana y un bloque del mismo metal del mismo peso, la campana será más ruidosa debido a la mayor área de superficie (también sonará por más tiempo debido a la resonancia armónica, que almacena la energía de 'resonancia').

2. Si suficiente aire es forzado fuera del espacio entre los dos cuerpos mientras se acercan, el sonido puede ser hecho directamente (la displacia es el evento inicial) o un efecto secundario de ese aire que sale interactuando con los bordes de los cuerpos. Este mecanismo es lo suficientemente raro en la vida cotidiana que no puedo pensar en un ejemplo en este momento.

aplaudir y una pelota de squash golpeando una pared son dos ejemplos. Desafortunadamente, hay dos fuentes de sonido

1. la 'resonancia' como se describió en el primer punto de dmckee. Es decir, la vibración de la piel que no está entre las dos manos, la vibración dentro de la pelota de squash.

2. la expulsión/ratificación repentina del aire. Es decir, el aire entre las dos manos, la deformación de la pelota de squash contra una pared.

Los puntos del segundo punto de dmckee no son colisiones elásticas. De hecho, diría que cualquier colisión de tal tipo no está lo suficientemente cerca de ser idealmente elástica como para calificar para ser llamada elástica. Dicha colisión hará que se pierda demasiada energía luchando contra las fuerzas de succión y la pérdida de calor térmico.

Answer 3

El sonido se genera mediante ondas de presión del aire y la colisión proporciona energía para transformarse en sonido.