¿Puede el sonido viajar en forma de ondas transversales?

La diferencia entre un fluido y un sólido es la siguiente: los fluidos tienen un módulo de corte cero, por lo que no pueden soportar una fuerza de corte, pero los sólidos tienen un módulo de corte distinto de cero, por lo que pueden soportar una fuerza de corte.

Una forma divertida de visualizar esto: digamos que alineamos a un grupo de alumnos de segundo grado en una cuadrícula rectangular. Ahora empujamos a uno de los estudiantes a lo largo de una fila. Ese estudiante empujará al próximo estudiante en la misma fila y así el empujón se moverá a través de la fila. Sin embargo, los estudiantes de las otras filas no se ven afectados. Así es como se comporta un fluido.

Ahora les pedimos a los estudiantes que se tomen de la mano con sus vecinos en las filas adyacentes. Si empujamos a un estudiante, no solo el empuje viajará a través de la misma fila, sino que como el estudiante está tomado de la mano con sus vecinos, estos niños también se moverán, por lo que el empuje también viajará lateralmente a lo largo de las columnas a través de las otras filas. . Así es como se comporta un sólido.

En un sólido, las moléculas están "tomadas de la mano" con sus vecinas, en un fluido no. Esto permite ondas transversales en un sólido.

Por supuesto, en realidad todos los alumnos de segundo grado se caerían unos sobre otros riéndose histéricamente. La rama de la física que se ocupa de los niños no es ni la mecánica sólida ni la mecánica de fluidos, sino probablemente la teoría del caos.

Según este sitio web :

El sonido se transmite a través de gases, plasma y líquidos como ondas longitudinales, también llamadas ondas de compresión... Sin embargo, a través de sólidos, puede transmitirse como ondas longitudinales y ondas transversales.

Esto significa que a través de la mayoría de las formas de materia (gases, plasma, líquidos), como el agua o el aire, el sonido viaja como ondas longitudinales. Sin embargo, a través de sólidos (como la roca), puede transmitirse como ondas longitudinales y transversales. A continuación se muestra un diagrama que compara una onda transversal con una onda longitudinal:

La razón por la que el sonido puede viajar como una onda transversal a través de un sólido es porque, como dice este sitio web :

Digamos que golpeas un gran bloque de acero en la parte superior con un martillo. Solo imaginando cómo los átomos son desplazados por el golpe, puedes ver que debería haber una onda de compresión (longitudinal) que va hacia abajo. A los lados, debe haber ondas transversales.

Dado que los líquidos no son comprimibles, el sonido no puede viajar como una onda transversal a través del líquido. Además, la compresión/rarefacción de los gases facilita las ondas longitudinales en lugar de las ondas transversales. Según este sitio web :

Un ejemplo de rarefacción es como una fase en una onda de sonido... La mitad de una onda de sonido se compone de la compresión del medio, y la otra mitad es la descompresión o rarefacción del medio.

Dado que esto es cierto, la rarefacción de los gases claramente hace que las ondas longitudinales sean una mejor opción en los gases.

¡Espero que esto ayude!

(Imagen de http://msascienceonline.weebly.com/waves.html )

Al tratar un medio como continuo (lo que funciona para nuestros propósitos), para que el sonido viaje a través del medio, el movimiento de una unidad tiene que afectar el movimiento de la siguiente unidad, y así sucesivamente. El sonido en un gas o líquido hace esto variando la presión: la presión del aire junto a un altavoz aumenta repentinamente, empujando una unidad de aire hacia la unidad adyacente de menor presión. La presión de esa unidad aumenta, empujándola hacia la siguiente unidad, y así sucesivamente. Bingo: onda sonora longitudinal.

Pero, si mueves el aire de un lado a otro sin variar la presión, la siguiente unidad no sentirá fuerza y, por lo tanto, no se moverá, por lo que la onda de sonido transversal incipiente muere al nacer.

(Esto no es completamente cierto, ya que la viscosidad y la turbulencia pueden transmitir fuerza entre unidades de gas deslizantes adyacentes. Sin embargo, los efectos de estos son disipativos en lugar de elásticos, por lo que no habrá retroceso y, por lo tanto, no habrá vibraciones continuas).

En un sólido, sin embargo, el movimiento transversal puede transmitirse a través de la elasticidad del medio. Por ejemplo, si toma una varilla larga de fibra de vidrio y la sacude de un lado a otro, el desplazamiento descenderá por la varilla en forma de onda. Aunque dejes de temblar, las olas existentes seguirán hasta llegar al final de la caña.

Entonces, los fluidos no pueden propagar ondas sonoras transversales, pero los sólidos elásticos sí.