En https://www.britannica.com/science/sound-physics hay una declaración sobre la relación entre la atenuación de las ondas de sonido en el aire y la frecuencia de onda en la parte "Absorción de sonido" (gran artículo para principiantes como yo fuertemente recomendar). Se establece que, la tasa de atenuación es proporcional al cuadrado de la frecuencia.
Quiero entender la lógica detrás de esta declaración y tengo una conjetura, cuál de ustedes puede verificar.
Mi conjetura es que con el aumento de la frecuencia, la cantidad de contacto entre las moléculas de aire por segundo aumenta, pero el tiempo de contacto por interacción disminuye. En general, dado que cada contacto produce calor, domina el número de contactos por segundo y hay atenuación.
Aún así, no entiendo el cuadrado de la relación de frecuencia. En general, necesito probar mi teoría y comprender este proceso.
Editar: gramática
El mayor efecto que causa la atenuación es la viscosidad del aire. El tamaño de las fuerzas viscosas depende de la tasa de cambio de la velocidad del aire con la posición.
Si la frecuencia de un sonido se duplica, la longitud de onda se reduce a la mitad. Por lo tanto, la velocidad cambia de máximo a mínimo en la mitad de la distancia y las fuerzas viscosas se duplican. Eso elimina el doble de energía de la onda de sonido durante cada oscilación de presión.
Pero si la frecuencia se duplica, también hay el doble de oscilaciones por segundo, por lo que se elimina cuatro veces la cantidad de energía por segundo.
Por supuesto, las fuerzas viscosas surgen de alguna manera de las interacciones entre las moléculas de aire individuales, pero las moléculas son muy pequeñas en comparación con la longitud de onda del sonido audible, y los cambios de presión en las ondas de sonido son pequeños en comparación con la presión atmosférica, por lo que la onda de sonido produce ninguna diferencia significativa en el número de colisiones entre las moléculas de aire.