Bell en el vacío, ¿a dónde va la energía del sonido?

No soy educado en física, pero aprendí que una campana golpeada en una pequeña cámara de vacío no será escuchada por las personas a su alrededor (en un laboratorio de ciencias de la escuela). Si hubiera estado rodeada de aire, habría energía propagándose hacia afuera desde la campana en una onda de sonido. Debido a que esto no puede suceder, ¿la campana vibra más fuerte por el impacto? ¿Se romperá antes?

Creo que en todos los medios las vibraciones del sonido se disipan con el tiempo hasta cierto punto y se convierten en energía térmica. Entonces, la campana probablemente no vibraría más fuerte, pero probablemente vibraría por mucho más tiempo porque el aire no está allí para amortiguar las vibraciones en absoluto.
También está la cuestión de qué está suspendiendo la campana en la cámara de vacío. Cualquiera que sea el mecanismo (a menos que esté suspendido magnéticamente), la estructura transmitirá parte de esa energía vibratoria al punto de unión y se disipará en la pared o el piso de la cámara donde sea que esté unida. El material rígido transmitirá la energía en mayor medida que el material más blando, y con un material más blando, parte de la energía se disipará dentro del propio material en forma de calor.
@docscience Incluso si está "de alguna manera" suspendido magnéticamente, eso significa que habrá efectos eléctricos a medida que vibre y se mueva en relación con el dispositivo de suspensión.
@Random832 - Muy cierto, estoy de acuerdo

Respuestas (2)

Cuando una campana vibra en el aire, empuja las moléculas de aire fuera del camino, lo que hará que las vibraciones "decaigan". Si golpea una campana en el vacío, este mecanismo de pérdida no estará allí, por lo que la campana "sonará" durante más tiempo (pero nadie puede escucharla). Esto no significa que la amplitud inicial sea significativamente mayor, solo que persiste por más tiempo. Obviamente, si toca la campana repetidamente, existe una pequeña posibilidad de que los momentos de impacto amplifiquen el movimiento de la campana (resonancia), pero eso no es muy probable. No esperaría que la campana se rompiera antes. Por otro lado, para una campana eléctrica, las bobinas utilizadas en el mecanismo se calentarán y normalmente se enfriarán con aire (no muy eficiente, pero aún así, es un mecanismo de enfriamiento).

Volviendo a la cuestión de la vibración amortiguada, un bosquejo de cómo podría verse esto (unidades arbitrarias de tiempo a lo largo del eje horizontal y amplitud a lo largo del eje vertical):

ingrese la descripción de la imagen aquí

Supongo que hay "algunos" mecanismos de pérdida para ambos, pero al menos uno menos para la campana en el vacío. La amplitud inicial después de ser golpeado debería ser (casi) la misma.

La campana no vibrará con más fuerza, pero tardará mucho más en decaer. Los principales mecanismos de disipación son el aire, el montaje de suspensión de campana y la fricción interna en el metal.

El montaje de una campana bien hecha será tal que el modo vibracional fundamental de la campana no produzca mucha vibración o pérdida de energía en el punto de suspensión.

La fricción interna de una campana de metal limitará el factor de calidad a ~1000, por lo que el tiempo de llamada será de aproximadamente 3*freq_bell*Q.

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