¿Puedes simular un experimento de Michelson-Morley con sonido?

¿Es posible hacer un MME con ondas sonoras? Supongamos que viajamos en una plataforma ferroviaria con dos "espejos" que reflejan el sonido, ¿qué parámetros necesitaríamos para simular el experimento de la luz? ¿Funcionaría si fuéramos a una velocidad proporcional, es decir 300/1000 m/s? ¿A qué distancia deben estar los espejos,...etc?

¿Puedes imaginar cuál sería el resultado de tal experimento? ¿La velocidad de propagación del sonido está influenciada por el movimiento a través del aire?

Editar

En el interesante enlace proporcionado por Farcher dicen:

Los resultados confirman la hipótesis de que la velocidad bidireccional del sonido es isotrópica en un sistema en movimiento, como en el caso del MME óptico.

¿Significa esto que la velocidad de propagación del sonido no se ve afectada por el movimiento? ¿Prueba esto que la relatividad no se aplica sólo a la luz?

El problema con las ondas de sonido audibles es que su longitud de onda es bastante larga, pero se puede hacer con ultrasonido y aquí hay un ejemplo worldnpa.org/abstracts/abstracts_5338.pdf
Para mí, ni siquiera está claro por qué llaman a ese experimento Michelson-Morley. Falta la mitad de la configuración y no hay parte de interferencia. Dado que el aire tampoco puede fluir a través de los espejos (¡mientras que el espacio y el éter sí pueden!), nunca se pueden comparar los dos casos.

Respuestas (2)

No creo que sea prácticamente posible. Estos son algunos de los "por qué":

  • Es un problema crear un rayo de sonido enfocado. Causa justa de longitudes de onda típicas y parámetros de impedancia necesarios.
  • Para hacerlo a una velocidad significativamente mayor que ca. 350 m/s necesitarías realizar el experimento en un líquido o (y eso sería divertido) en una sustancia sólida.
  • Sería muy complicado hacer un obstáculo "medio transparente".
  • En la teoría lineal clásica, la velocidad del sonido en un gas perfecto es constante y depende solo de la temperatura ambiente y muy débilmente de la humedad, no de las alteraciones de la presión. Sin embargo, en la teoría no lineal, que probablemente necesite usar para rastrear diferencias muy pequeñas, existe una dependencia. ... y luego las matemáticas de repente se volvieron realmente feas. La "velocidad no lineal del sonido" es para una onda plana progresiva en un gas perfecto diatómico generalmente dada por:

C = C 0 + 0.02 tu

dónde C 0 es la "velocidad lineal del sonido" y tu es la velocidad de las partículas acústicas. Y existe un enfoque "semilineal" para la velocidad convectiva en el que el número de Mach es una tasa de diferencia con el caso estable.

Solo haga la discusión basada en la característica. λ para acercarse a "A qué distancia deben estar los espejos... etc.".

Puede haber algunos efectos de aumento de la onda no lineal debido al movimiento, pero requeriría un espacio anecoico muy bueno, servoaccionamientos muy silenciosos y un trabajo de procesamiento de señales realmente puntual.

No creo que esté totalmente fuera de discusión. Si utiliza un transmisor y receptor ultrasónico con bocinas exponenciales, no es necesario enfocar. ¿Sería divertido hacer el experimento viajando en la parte trasera de un camión? Un trozo de tablero duro es un muy buen espejo medio plateado y las láminas de aluminio son buenos reflectores.
Estoy de acuerdo, eso es factible. La pregunta es si desea simplemente "ver algo" o evaluar cualitativamente el MME. No estoy seguro sobre el último caso.
Hay un interferómetro estándar instalado en las escuelas con TX y RX ultrasónicos. La longitud de onda de las ondas ultrasónicas se mide moviendo uno de los espejos de aluminio y buscando máximos y mínimos en un medidor que monitorea la salida del RX. Lo que habría que hacer es montar el aparato en una plataforma que pudiera girar. Luego, todo el arreglo debe colocarse en algo que pueda moverse a una velocidad relativamente constante, un camión o un bote. Mientras se mueve, el aparato se rotaría y el medidor de salida se controlaría. Las longitudes de los caminos son de unos 100 cm.
Bueno, creo que también deberías poner esto como respuesta. Sin duda lo votaría.
¿Echó un vistazo a la referencia que mencioné en un comentario después de su pregunta?

Creo que debería ser posible. Esencialmente, podría construir un marco grande en forma de L (cada lado tiene la misma longitud) con dos pequeñas superficies planas en los extremos de la L y una fuente de un sonido corto, por ejemplo, una pistola de casquete, y un micrófono en la esquina. Luego disparas el arma y escuchas los ecos, cronometrando su llegada. El tamaño que debe tener el aparato depende de qué tan cortos sean tus impulsos y con qué precisión puedas medir: brazos de 10 m de largo deberían estar bien.

Ahora pones todo sobre ruedas y encuentras una superficie plana muy grande (¿salina?) y, en un día plano y tranquilo, la conduces en varias direcciones y haces el experimento repetidamente.

Habrá dos problemas a superar:

  1. habrá reflejos del suelo, ruedas y demás, pero si dimensionas las cosas adecuadamente puedes arreglar la vida para que estos lleguen en momentos cómodamente diferentes (anteriores) de los que te importan;
  2. habrá algo de arrastre del aire por parte de la estructura en sí, lo cual es inevitable pero que puede trabajar para minimizar haciendo que tenga una sección transversal efectiva lo más pequeña posible y racionalizando partes adecuadas de ella (es posible que deba hacer viento). -pruebas de túnel).

Lo que encontrará son dos cosas (recuerde que todo esto se está haciendo en un día plano y tranquilo):

  • girando el dispositivo y repitiendo el experimento en muchos ángulos pero mientras está parado encontrará que el sonido viaja a una velocidad que no depende de la dirección, o que su velocidad es isotrópica;
  • moviendo el dispositivo junto con él girado en varios ángulos en la dirección del movimiento, encontrará que el sonido se mueve a una velocidad que es constante en relación con el aire , no con el dispositivo, o en otras palabras, que hay 'éter' para el sonido, y es, en este caso, aire.

Lo que no obtendrá es un resultado nulo, como el experimento de Michelson-Morley.

Puede que no haya sido claro, pero el sonido se ve afectado por el movimiento direccional, exactamente de la manera que cabría esperar. Su velocidad es la misma en cualquier dirección (cuando el aparato está estacionario en relación con el aire), pero eso es algo diferente.
La velocidad de propagación es la misma en todas las direcciones en relación con el aire , no en relación con usted. No hay efecto Doppler (solo hay efecto Doppler cuando la fuente y el detector se mueven uno respecto al otro, lo cual no ocurre aquí).
¡No es nulo para el sonido! Es por eso que fue un gran problema cuando fue nulo para la luz. Si he hecho mis sumas correctamente (no garantizado antes de haber tomado café), entonces, si el marco se mueve con un brazo en la dirección del movimiento y el otro perpendicular, el tiempo para que el sonido viaje por el brazo paralelo y regrese es t ∥ = 2 L V / ( V 2 − v 2 ) , y para el brazo perpendicular es t ⊥ = 2 L / V 2 − v 2 , dónde L es la longitud del brazo, V es la velocidad del sonido en el aire y v es qué tan rápido se mueve el marco. Y puedes ver eso t ∥ < t ⊥ .
Creo t ∥ − t ⊥ = L v 2 / V 3 + O ( v 4 ) .
¿Puedes simular un experimento de Michelson-Morley con sonido?
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