¿Por qué la onda de sonido no cancela las ondas de la misma frecuencia después de reflejarse en el oído?

El tímpano es elástico y, en el movimiento hacia adentro, transmite la onda de presión al cerebro, en última instancia. Pero no es perfectamente elástico, por lo que incluso si reflejara el sonido, no sería un reflejo exacto de la onda entrante. Por lo tanto, no se producirían efectos destructivos.

En particular, la longitud de onda reflejada se alargaría y la forma cónica del canal auditivo alteraría las características de la onda sonora que emerge de él.

Un cambio de fase de$\pi$no es probable a menos que asuma que el tímpano es completamente rígido, lo que por supuesto no lo es.

La membrana del oído es muy ligera. Por eso se mueve con el aire (ondas). Para producir ondas "destructivas", la membrana tendría que moverse exactamente en la dirección opuesta al sonido entrante. Eso requeriría una fuente de energía separada, que la membrana no tiene.

Cualquier imperfección en el movimiento sincrónico de la membrana produciría una onda de mucha menor amplitud que el sonido entrante, que sería prácticamente insignificante.

Bueno, tanto el usuario 140606 como Alex Doe tienen razón. Solo voy a agregar un par de cosas aquí.

Como menciona el usuario 140606 , obtendría una onda reflejada con una diferencia de fase de$\pi$solo si el tímpano fuera completamente rígido (esto significaría que la impedancia allí sería infinita. Con suerte, lo cubrió en su clase. Si no, puede consultar un libro de texto como "Fundamentos de acústica" de Kinsler et al . Al. En el caso de que tenga alguna impedancia finita (probablemente compleja), obtendrá parte de la energía reflejada con alguna relación de fase específica con la onda incidente y parte de la energía transmitida con una relación de fase (posiblemente diferente).

Ahora, con respecto a los detalles del canal auditivo y el tímpano, se puede ver que forman una especie de tubo abierto-cerrado con la resonancia característica de un cuarto de longitud de onda alrededor de 3KHz-4KHz (esto se refleja muy bien en los contornos de igual volumen , también conocido como contornos de Fletcher-Munson). Además, hoy en día los fabricantes de auriculares saben bastante bien que esas resonancias son algo muy destacado. Es por eso que la curva a la que apuntan sus productos no es plana sino que tiene la forma de la siguiente imagen.

Para obtener más información sobre este tema, se puede consultar "Preferencias del oyente para diferentes curvas de respuesta objetivo de los auriculares" de Olive et al. y "Identificación y evaluación de curvas objetivo para auriculares" por Fleischmann et al.

Esto, en resumen, muestra que el tímpano refleja parte de la energía incidente porque, de lo contrario, ¡no obtendrías una resonancia! De acuerdo con la solución de d'Alembert a la ecuación de onda, obtienes dos ondas viajeras en direcciones opuestas. Las soluciones de estado estacionario (modales) son más claras de presenciar en la solución de Bernoulli , pero dado que son soluciones de la misma ecuación, uno podría pensar conceptualmente en ellas como la misma cosa (estamos abusando un poco de las matemáticas reales aquí, pero espero la conexión conceptual es clara), lo que significa que dos ondas que se mueven en direcciones opuestas crearán una onda estacionaria (que es lo que son las resonancias en los tubos).

Para concluir, obtiene alguna cancelación de la onda reflejada, pero dado que la energía reflejada no es igual a la incidente, no logrará lograr una cancelación completa (o duplicar la amplitud en los antinodos ) .