Tengo algunos problemas para comprender los principios de la propagación del sonido. La onda se propaga a través del aire (por ejemplo) ejerce compresión, seguida de rarefacción. Creo que tengo razón.
Esto es lo que no entiendo: ¿Qué pasa con las partículas cuando pasa la energía? ¿Oscilan de un lado a otro "en el lugar" (un péndulo)? ¿Es la oscilación de partículas, como se muestra en alguna sinusoide, esa partícula de "ida y vuelta"?
En caso afirmativo, ¿eso significa que todo el medio (aquí el aire) "vibra" en parte de su volumen? O explicado visualmente: ¿que una onda de sonido crea un "túnel" vibratorio de partículas en el aire?
Sí, las partículas simplemente se mueven de un lado a otro, sin moverse en ninguna dirección en particular en promedio . Aquí hay una animación para aclarar esto: http://www.acoustics.org/press/151st/Lindwall.html (la primera en la página)
Sin embargo, hay al menos dos cosas raras y poco físicas en esa animación. Por un lado, las partículas solo se mueven en respuesta a la onda de sonido, en perfecta sincronización, y no se mueven constantemente en direcciones aleatorias. Si tuviera algún material que siguiera siendo un gas en el cero absoluto, entonces una onda de sonido en ese gas en el cero absoluto se parecería más o menos a la animación. Pero para una onda de sonido de volumen diario en el aire a temperatura ambiente, el movimiento térmico aleatorio (que siempre ocurre haya o no una onda de sonido) es mucho más fuerte que el movimiento causado por la onda de sonido. La única razón por la que notamos una onda de sonido es porque es un movimiento ordenado que transporta energía en una dirección particular. Si siguió el movimiento de una sola molécula de aire, parecería completamente aleatorio y no habría rastro de la onda de sonido. La onda de sonido solo se hace evidente cuando observa el patrón a gran escala de variaciones de densidad.
¡La otra cosa extraña de la animación es que las moléculas dejan de moverse y giran sin chocar con nada! Debería ser obvio que en un gas real hecho de partículas eléctricamente neutras, no hay una fuerza de larga distancia que cause que esto suceda, y una partícula en movimiento no cambiaría de dirección a menos que realmente chocara con otra partícula.
Para responder a sus preguntas particulares, sí, todo el medio está "vibrando" en el sentido de que la densidad y la presión aumentan y disminuyen periódicamente, a medida que el gas fluye de un lado a otro. Sin embargo, no me referiría a él como un "túnel" porque, como puede ver en la animación, no tiene que haber una forma de sección transversal bien definida para la onda de sonido. De hecho, la geometría más simple a considerar es una onda plana, que se extiende infinitamente en todas las direcciones perpendiculares a la dirección de propagación. En realidad, es imposible hacer un "haz" de sonido que se propague para siempre sin expandirse.
Creo que el sonido hace que las partículas se muevan más porque hay más interacción cuando se incluyen las partículas de sonido, pero probablemente me equivoque porque no sé mucho de física...
tuétano