Dependencia de frecuencia de la reflexión de ondas sonoras

En primer lugar, gran parte de esta respuesta se basa en el sitio web increíblemente útil de la Universidad de Nueva Gales del Sur sobre la impedancia acústica. Este es un tema que me interesa mucho y es una gran oportunidad para reducir el complejo tema de la impedancia para mis propios fines de aprendizaje, así como para proporcionar una respuesta.

Usted pregunta,

¿Significa eso que las ondas de sonido de alta frecuencia tienen una impedancia acústica más baja que las frecuencias bajas (por lo tanto, por qué se reflejan las frecuencias altas y más que las frecuencias bajas?)

En realidad, la impedancia acústica específica,$z$, es una propiedad del medio , no de las ondas mismas.

Tiene tanto una parte real, resistencia $r(\omega)$y una parte imaginaria, la reactancia $x(\omega)$:

$$z(\omega) = r(\omega) + i \space x(\omega)$$

Dónde$\omega$es la frecuencia angular,$2 \pi f$.

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La reactancia tiene una parte positiva y una parte negativa: reactancia de cumplimiento (capacitiva) $x_C(\omega)$, y reactancia inertiva (inductiva) $x_L(\omega)$:

$$x(\omega) = x_L(\omega) - x_C(\omega)$$

Sin entrar en detalles exhaustivos, quiero señalar el hecho relevante de que la inercia, asociada a la densidad del medio, es proporcional a la frecuencia:

$$x_L(\omega) \propto \omega$$

Mientras que el cumplimiento, asociado a la elasticidad del medio, es inversamente proporcional a la frecuencia:

$$x_C(\omega) \propto \frac{1}{\omega}$$

En otras palabras,

• los medios más densos tienen más probabilidades de impedir las ondas de alta frecuencia
• los medios más elásticos tienen más probabilidades de impedir las ondas de alta frecuencia

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En el ejemplo de su muro de hormigón, un medio denso e inelástico en relación con el aire, podríamos esperar una mayor falta de coincidencia de impedancia (entre los dos medios) para la energía de frecuencia más alta que para la energía de frecuencia más baja. Esto daría como resultado que la energía de mayor frecuencia se refleje más.