¿Qué tan apropiado es el modelo de propagación de ondas de sonido (ondas transversales)? (para el profano)

El aire es un gas, entonces, ¿cómo es posible la propagación de ondas sonoras ? Quiero decir, las partículas de gas tienden a viajar en línea recta, entonces, ¿cómo se produce una onda de sonido a través de la compresión y la rarefacción? La mayoría de los libros de texto modelan esta propagación por medio de la proyección de moléculas de gas como aparentemente unidas y oscilando armónicamente sobre sus posiciones originales (salvo el amortiguamiento). ¿No debería una partícula de gas dejar su posición tan pronto como la fuerza mecánica actúa en ella, en lugar de oscilar? ¿Un gas idealmente no debería poseer elasticidad como se muestra per se?

Mi pregunta es, ¿qué tan correcta es esta demostración de propagación de ondas de sonido como una onda transversal? Haga libros de texto (los pocos que he leído), omita el mecanismo real o mi suposición es incorrecta. ¿Podría alguien por favor aclararme esto?

Exactamente lo que pensé. En la animación, parece que todas las partículas de aire están unidas entre sí, así como a la fuente de energía.

Respuestas (2)

Una onda de sonido es una onda longitudinal , es decir, cuando la membrana de un altavoz se mueve hacia el aire, provoca una compresión al empujar las moléculas hacia el aire estacionario frente a ella. Eso eleva brevemente la presión, mientras que esas moléculas estacionarias se aceleran y, a su vez, empujan contra las moléculas que tienen delante, etc. Así que es un poco como una "reacción en cadena" o, si lo prefiere, una colisión trasera en un embotellamiento. Excepto que las colisiones son elásticas, por lo que las cosas también "rebotan".

Una animación puede mostrar la presión local "subiendo y bajando", pero en realidad, si considera una onda de sonido que viaja de izquierda a derecha, entonces las moléculas de aire también se mueven de izquierda a derecha y viceversa, no de arriba a abajo.

Esto está muy bien explicado con imágenes en esta página web , en particular esta animación . Creé una versión reducida de la animación (para ajustarse al límite de 2 MB del sitio):

ingrese la descripción de la imagen aquí

pero recomiendo mirar el original en el sitio. Claramente, las moléculas se mueven en la dirección de propagación de la onda (longitudinalmente).

La parte elástica es lo que quiero aclarar. Las partículas de gas no son fijas, por lo que deberían 'escaparse' tan pronto como las alcance una onda de presión, ¿no es así?
Cuando un montón de partículas de gas se acercan a ellos, sienten esa presión. Imagínese tratando de caminar contra una multitud que va en sentido contrario: si muchas personas corren hacia usted rápidamente, lo golpearán de vez en cuando. Así es como se transmite la presión del gas.

Considere que la cantidad de energía en el frente de onda supera la energía en el movimiento ambiental de las partículas. La onda empuja a la partícula hacia adelante, perpendicular al frente de onda con otras para crear un área de alta presión, pero tan pronto como pasa la onda, la partícula es succionada hacia un área de baja presión que sigue al frente de onda.

Pero dado que la baja presión no está reservada para las partículas que abandonaron el espacio, ¿no podrían otras partículas llenar ese lugar también? Claramente, ese no es el caso, así que sé que mi comprensión es un poco incorrecta. Solo trato de obtener una imagen más clara. :)
Hay una suposición subyacente aquí de que esta onda es, con mucho, el sistema más energético en el área y, por lo tanto, controla todas las partículas localmente. La interferencia de otros eventos energéticos crearía patrones de partículas más complejos.
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