¿Las partículas en una onda de sonido alguna vez se mueven transversalmente?

Estoy tratando de visualizar cómo funcionan las ondas sonoras y tenía curiosidad por algo.

Así que el sonido se mueve en ondas longitudinales, lo cual creo que entiendo.

Hay un muy buen video de khanacademy que explica esto.

En el video, las partículas de aire se representan moviéndose de izquierda a derecha (longitudinalmente). Pero, ¿alguna vez se mueven hacia arriba y hacia abajo aunque sea un poco? ¿Están en algún tipo de eje fijo donde solo pueden moverse longitudinalmente y nunca moverse ni un poco en dirección vertical?

Respuestas (3)

Si tiene algún tipo de material sólido , se volverá un poco más grueso a medida que lo comprima y más delgado a medida que lo estire. Esto significa que una onda "unidimensional" que se desplaza longitudinalmente por una varilla provocará, de hecho, cierto movimiento lateral. La relación de desplazamientos en la dirección perpendicular se obtiene a partir de la deformación (desplazamiento relativo de partículas adyacentes - cuánta deformación local hay) y la relación de Poisson del material (un valor entre -1 y +0,5) que describe cuánta deformación longitudinal se convierte en tensión lateral.

Entonces sí, se mueve "un poquito".

Buena explicación cualitativa básica de las ondas de corte.
Aquí hay algunos buenos videos m.youtube.com/…
@Paul bonitas animaciones. La onda p es la más cercana a lo que estoy describiendo, pero en realidad no muestran el desplazamiento lateral que sigue. Aún así, es un comienzo.
Esto solo es cierto para las ondas de sonido que viajan por un material de ancho limitado, y ni siquiera siempre. Las ondas P de los terremotos, por ejemplo, no implican un movimiento lateral, sino solo cambios de presión. El "desplazamiento lateral que sigue" es la onda S, que viaja más lentamente, y no tiene nada que ver con las relaciones de Poisson, ni con el tema de la pregunta.
@DanielGriscom Dije "viajar por una barra". Dado que no existe un sólido infinito con una onda plana infinita, hasta cierto punto esto siempre es cierto, aunque solo sea "un poco", que era la pregunta original.
Entonces, específicamente con respecto a las ondas de sonido, ¿la relación de Poisson afecta las ondas de sonido tal como las percibimos? ¿Podemos escuchar un cambio en la relación de Poisson de las partículas de una onda de sonido? Tal vez estoy confundido...
Las ondas de sonido en el aire son ondas "a granel" puras. Si los aproxima como ondas 1-D puras en un gas ideal, la relación de Poisson no entra en juego (excepto en la forma en que se relaciona con la velocidad de propagación, es decir, qué tan pronto escucha el sonido después de que se genera). Por supuesto, los mecanismos mecánicos para detectar ondas sonoras con el oído son extremadamente complicados e implican que el sonido viaje a través de sólidos y líquidos. Espero que no te haya confundido más...

Ese video es muy pobre en un aspecto: las partículas en el campo de sonido no se mueven "horizontalmente" ni "verticalmente". Realmente, la palabra adecuada es "movimiento longitudinal" y, de hecho, está preguntando sobre "movimiento transversal".

En la descripción básica, el aire se considera un fluido ideal. Por lo tanto, no es posible el esfuerzo cortante y, por lo tanto, tampoco el movimiento transversal.

De hecho, hay una (pequeña) viscosidad del aire, así que sí, generalmente también es posible que las partículas se muevan un poco transversalmente . Se pudo observar especialmente en las capas límite de los cuerpos sólidos. Por supuesto, dentro o encima de cuerpos sólidos o fluidos altamente viscosos, el movimiento transversal combinado con longitudinal es natural.

Si asumimos que estás hablando de una onda de sonido ancha que viaja a través de un medio grande y homogéneo (aire, agua, roca), entonces normalmente no: las ondas de presión que son sonido involucran solo movimiento a lo largo de la dirección del viaje del sonido. Puede preguntarse si las zonas de mayor presión tenderían a empujar las partículas del medio hacia los lados, pero recuerde que hay una amplia área de mayor presión que viajan todas juntas, de modo que el único "escape" para las partículas comprimidas es continuar el movimiento. de la onda de sonido.

Si, en cambio, tiene un haz de sonido delgado, es probable que obtenga algún tipo de movimiento lateral en los bordes (probablemente relacionado con el concepto de difracción, como en las olas del océano que se difractan alrededor de un punto de tierra).

Si comienza a tratar con medios no homogéneos, entonces todas las apuestas están canceladas.

Las ondas de corte también pueden surgir en medios homogéneos.
Claro, pero ¿qué los estimulará? Si (como supuse inicialmente) tiene un frente de onda amplio, entonces cualquier partícula tendrá las mismas condiciones en ambos lados, incluso si esas condiciones varían. Por lo tanto, no habría fuerza lateral ni ondas de corte.
Piense en detonar una pequeña carga enterrada en (supongamos que es homogénea) roca. ¿Eso va a producir un amplio desplazamiento unidimensional? No, no lo es. Producirá un desplazamiento esférico con componentes transversales y longitudinales, y si la roca tiene un módulo de corte distinto de cero, el desplazamiento excita tanto las ondas de compresión como las de corte.
(Esta no es una gran manera de tener una conversación, pero...) OK, detona una pequeña carga dentro de un gran cuerpo homogéneo de roca. La configuración es esféricamente simétrica, y también lo serán los resultados. Sin movimiento lateral (donde "lateral" es perpendicular a la dirección local de desplazamiento del choque). Pero, la pregunta inicial fue sobre el sonido, con un interés específico en el sonido aéreo. Entonces, detone una pequeña carga en un gran cuerpo homogéneo de aire. Bingo: onda de choque esférica, de nuevo sin movimiento lateral.
¿Las partículas en una onda de sonido alguna vez se mueven transversalmente?
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