¿Por qué el eco de las ondas sonoras que golpean el vacío vuelve a estar desfasado? [duplicar]

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

He leído en un libro de física para músicos que, cuando una onda de sonido golpea un objeto casi sólido, genera un eco casi completamente en fase. Sin embargo, cuando la onda golpea un vacío cercano, el eco generado está casi completamente desfasado.

¿Alguien puede explicar, en detalle, por qué sucede esto (o indicarme una explicación detallada)?

(Mi matemáticas-fu es bastante fuerte, pero mi física-fu no lo es).

Respuestas (1)

Todo se reduce al cambio en 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 mayor porque la rigidez es mucho mayor. Por ejemplo, el cobre tiene 3901 m/s, el ladrillo tiene 4176 m/s y hay muchos otros materiales que puede consultar como referencia .

Por otro lado, un vacío cercano 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 muchos sonidos simplemente no viajan muy bien sin moléculas que los transmitan.

Así que tenemos dos condiciones. En el primero, la onda va de un medio a otro donde la velocidad del sonido es mayor (el objeto sólido) y en el segundo la onda va de un medio a otro donde la velocidad del sonido es menor (el casi vacío). Una animación de estos dos efectos se puede ver en la parte inferior de esta página .

Puede ver que la transmisión a una velocidad de onda más baja da como resultado un cambio de fase (la onda se debilita y se invierte), mientras que la transmisión a una velocidad de onda más alta da como resultado solo un debilitamiento de la amplitud. Se realiza un tratamiento matemático de las ondas que cruzan los límites utilizando las Ecuaciones de Maxwell, pero una onda electromagnética y una onda de sonido obedecen a las mismas ecuaciones (básicas) de gobierno.

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

¿Podría explicar cómo se supone que los sonidos de algunas frecuencias viajan a través del vacío?
Casi vacío. Pocas partes del espacio están totalmente desprovistas de moléculas para transmitir ondas sonoras. Las ondas de sonido no se pueden transmitir en longitudes de onda menores que el camino libre medio, 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.
Está bien. Solo para arrojar algunos números: λ ≈ 1  metro para ondas sonoras audibles (en F = 300  Hz ), el camino libre medio es algo del orden de decenas o cientos de metros en el espacio exterior ( en.wikipedia.org/wiki/… , en.wikipedia.org/wiki/Vacuum#Measurement )
De ninguna manera esperarías escuchar algo en el espacio exterior. Y la probabilidad de que haya suficientes moléculas cerca de su fuente de sonido, incluso si estuviera en la longitud de onda correcta, es muy pequeña. Pero al ser un sitio de física, pensé que cero no es cero a menos que sea exacto :)
¿Por qué el eco de las ondas sonoras que golpean el vacío vuelve a estar desfasado? [duplicar]
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