Sé que en los sólidos el sonido puede ser una onda transversal y que en los gases es una onda longitudinal. La pregunta es ¿qué sucede en el límite de las dos sustancias? ¿Cuál es el mecanismo de conversión de ondas transversales en longitudinales?
Imagina una barra de metal y golpeas un extremo con un martillo.
Un pulso de compresión viaja por la barra y regresa después de la reflexión en el otro extremo y se repite el ciclo de reflexiones; este es un movimiento de onda longitudinal.
Sin embargo, a medida que el pulso viaja por la barra, me imagino que las paredes de la barra sobresalen y luego regresan, por lo que esto es equivalente a una onda transversal.
Ese abultamiento luego comprime y enrarece el aire en la vecindad de la varilla y así se producen ondas longitudinales en el aire.
El sonido es una onda longitudinal y se propaga desde el sólido al gas como una onda longitudinal.
Es posible obtener ondas transversales en sólidos y generalmente se conocen como ondas de corte . Sin embargo, normalmente no describiríamos una onda de corte como una onda de sonido. Las ondas de corte en un sólido no se propagarán a un gas. Simplemente se reflejarían en la interfaz de gas sólido y regresarían al sólido.
Básicamente, si una onda transversal incide directamente sobre un límite sólido/gas plano, con un ángulo de incidencia cero en relación con la normal, se reflejará totalmente de nuevo en el sólido. Sin embargo, si golpea en ángulo, tendrá un movimiento de partículas tanto transversal como longitudinal en relación con el límite. La parte transversal se reflejará de nuevo en el sólido, pero la parte longitudinal se propagará en el gas.
Cuando las ondas longitudinales golpean una interfaz sólida en ángulo, parte de la energía puede causar el movimiento de partículas en la dirección transversal. La onda L es la conversión de modo a una onda transversal, siguiendo la ley de Snell. Esta conversión de modo ocurre porque la onda encuentra una interfaz entre materiales de diferentes impedancias acústicas.y el ángulo de incidencia no es normal a la interfaz. Una buena manera de visualizar esto es un camión conduciendo desde el asfalto a un campo fangoso en ángulo. Digamos que la llanta del pasajero delantero golpea primero el terreno fangoso. A medida que la impedancia cambia de asfalto a lodo, el camión comenzará a moverse hacia el lado del pasajero. Este ligero cambio de dirección representa la refracción de la onda. En un medio sólido, una porción de una onda L se propagará como una onda transversal (alguna continuará como una onda longitudinal reflejada). La ley de Snell también funciona para calcular cómo una onda transversal puede volver a convertirse en una onda L en una interfaz; sin embargo, la energía de la onda L resultante será muy pequeña debido a la cantidad de energía menor que transporta una onda transversal en relación con una Onda L y los efectos de atenuación.
Víctor Pira