Viento, sonido y el desplazamiento neto del aire

Tal como lo entiendo, el sonido es una onda de presión que se propaga a través del aire a través de sucesivas compresiones y rarefacciones (localizadas) del aire. Las compresiones y rarefacciones del aire hacen que las moléculas de aire oscilen alrededor de sus posiciones de equilibrio. El punto importante aquí es que no hay un desplazamiento neto de las moléculas de aire en promedio, ya que las moléculas de aire interactúan con sus vecinos más cercanos durante las compresiones y rarefacciones ejerciendo fuerzas opuestas entre sí causando las oscilaciones antes mencionadas sobre sus posiciones de equilibrio.

El viento, por otro lado, es causado por gradientes de presión que provocan (en promedio) un desplazamiento neto de aire de las regiones de alta presión a las de baja presión.

Mi pregunta es : ¿Por qué no hay un desplazamiento neto del aire por el sonido (cuando parece que las compresiones y las rarefacciones provocan gradientes de presión localizados), pero sí en el caso del viento?

Respuestas (2)

Esto se debe a que el viento tiene un signo general para el gradiente de presión, mientras que en las ondas de presión, el signo es tanto positivo como negativo, por lo que se cancela. Es cierto que el sonido se propaga en una dirección determinada y que los efectos no lineales desplazarán el aire en esa dirección, pero en el caso de una onda de sonido lineal (es decir, de muy baja amplitud), existe una simetría completa entre las regiones que tienen un gradiente de presión positivo y regiones que tienen un gradiente de presión negativo, y esas regiones se intercambian constantemente entre sí, por lo que el desplazamiento neto no sabría hacia dónde apuntar.

Está bien. Entonces, ¿es el punto en el que las moléculas de aire oscilan alrededor de sus puntos de equilibrio, en lugar de experimentar un desplazamiento neto, porque los gradientes de presión locales siguen cambiando de dirección (cambiando entre apuntar "hacia atrás" y "adelante")? ¿Estoy en lo cierto al pensar que, en general, en lo que respecta a las ondas mecánicas, no hay un desplazamiento neto de un medio debido a una onda que se propaga a través de él debido a que las partículas que constituyen el medio) experimentan una fuerza restauradora que las hace oscilar? sobre sus posiciones de equilibrio...
... (en el caso del sonido en el aire, son los gradientes de presión locales resultantes de la compresión y rarefacción de la región local del aire los que actúan como una fuerza restauradora, haciendo que las moléculas de aire oscilen alrededor de sus posiciones de equilibrio)?!
En lo que respecta a las ondas mecánicas, esa afirmación es correcta en su mayor parte; falla, por ejemplo, en un sentido limitado cuando una ola de agua golpea la orilla (las moléculas en las olas de agua tienden a seguir trayectorias circulares agradables, terminando justo donde comenzaron después de que pasa la ola) y tal vez falla cuando la ola de agua "llega a la cima". " a medida que se acerca a la orilla (ya que el movimiento circular presumiblemente se rompe en la cresta).
@CRDrost Ok, pero descuidando estos problemas, es lo que escribí correctamente en términos de fuerzas de restauración (y en particular, en el caso del sonido, es la fuerza de restauración el gradiente de presión que surge de una compresión o una rarefacción
Sí. Probablemente podría obtener una buena distancia, desde el punto de vista de la física, al definir "las ondas son fenómenos que transportan un impulso neto sin transportar una masa neta" más o menos. En el caso del aire, de hecho tiene estas capas localizadas de alta y baja densidad apiladas una encima de la otra, y la fuerza restauradora que propaga la onda es de hecho el módulo volumétrico del aire. Se trata de moléculas de aire que quieren ir de estos lugares donde están concentrados a los lugares de al lado donde no lo están, lo que proporciona la fuerza de resorte que, como en un gran furtivo, propaga la onda de compresión.
La única advertencia que tengo es con respecto a su idea de "oscilación alrededor de puntos de equilibrio". Las moléculas en un gas o líquido no tienen posiciones de equilibrio definidas y, de hecho, se mueven (casi) al azar. Las oscilaciones que observamos como ondas de sonido son oscilaciones de cantidades que existen en niveles más altos de abstracción. Son velocidades promedio , densidades, etc., por lo que no se aplican a moléculas individuales.
@Pirx Eso es cierto, estaba usando moléculas a falta de una palabra mejor, pero en realidad algo así como "partículas de aire
@Pirx ... sería mejor, cada uno cuantificando el comportamiento promedio de una gran cantidad de moléculas.
@CRDrost Ok, genial, creo que tengo una mejor idea de lo que está pasando ahora. ¡Gracias por tu ayuda!

Si una cuerda está en un tren y hacemos que las ondas se propaguen a través de la cuerda sacudiendo el extremo hacia arriba y hacia abajo, ¿irá más rápido que el tren y llegará primero? El tren es como el viento y las olas como el sonido. Las olas se mueven con respecto al tren pero la cuerda no. Las ondas de sonido se mueven a través del aire, pero en cualquier punto del aire, la presión del aire fluctuará hacia arriba y hacia abajo y no se moverá en general debido al sonido. Ondas a través del aire en movimiento, no del aire en movimiento.

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