Canal de sonido
la velocidad del sonido (una onda de compresión) en el acero viene dada por la raíz cuadrada de (el cociente de la suma del módulo de compresión de la masa y 4/3 veces el módulo de cizalladura dividido por la densidad del material). Como el acero es muy rígido, el numerador es muy grande y, aunque la densidad del acero sea importante, la relación sigue siendo grande y la raíz cuadrada también, por lo que la velocidad de una onda de compresión en el acero es grande.
En el caso del agua, la expresión es similar: la raíz cuadrada de (el módulo elástico aparente dividido por la densidad). En este caso, el resultado es menor porque el agua es menos densa que el acero y no es tan rígida.
Dices que quieres que esto se explique a nivel cuántico. Para ello es necesario un tratamiento cuántico de la física de los enlaces interatómicos, los enlaces intermoleculares, las formas y tamaños de los orbitales de los electrones y los enlaces de fuerza fuertes, de modo que la resistencia de los materiales a las tensiones de compresión y sus densidades aparentes puedan explicarse a nivel cuántico. Se trata de un trabajo ingente para el que no estoy cualificado, e invito a los expertos a opinar sobre estas cuestiones.
Velocidad del sonido en el aire
Aunque el sonido se mueve a una velocidad mucho mayor en el agua que en el aire, la distancia que recorren las ondas sonoras depende principalmente de la temperatura y la presión del océano. Mientras que la presión sigue aumentando a medida que se incrementa la profundidad del océano, la temperatura del océano sólo disminuye hasta cierto punto, después de lo cual permanece relativamente estable. Estos factores tienen un curioso efecto sobre cómo (y cuán lejos) viajan las ondas sonoras.
Imagina que una ballena está nadando por el océano y llama a su manada. La ballena produce ondas sonoras que se mueven como ondas en el agua. A medida que las ondas sonoras de la ballena se desplazan por el agua, su velocidad disminuye al aumentar la profundidad (a medida que baja la temperatura), lo que hace que las ondas sonoras se refracten hacia abajo. Una vez que las ondas sonoras alcanzan el fondo de lo que se conoce como la capa de la termoclina, la velocidad del sonido alcanza su mínimo. La termoclina es una región caracterizada por un rápido cambio de temperatura y presión que se produce a diferentes profundidades en todo el mundo. Por debajo de la “capa” de la termoclina, la temperatura permanece constante, pero la presión sigue aumentando. Esto hace que la velocidad del sonido aumente y que las ondas sonoras se refracten hacia arriba.
Acústica submarina
Actuate MindsBlogsFísica¿Por qué no podemos oír el sonido en el agua?Kunal5 de marzo de 2022Bajo el agua podemos oír, pero las ondas sonoras tienen un rango de frecuencia más alto. El cráneo capta vibraciones de mayor amplitud. Por desgracia, los seres humanos no pueden oír ni entender las frecuencias más bajas. Bajo el agua, podemos oír, pero las ondas sonoras tienen una gama de frecuencias más alta. El cráneo capta vibraciones de mayor amplitud. Por desgracia, el ser humano no puede oír ni entender las frecuencias más bajas. Por eso, el sonido que se crea bajo el agua se queda bajo el agua. Y sólo una pequeña cantidad de sonido viaja al aire. Cuando se escucha un sonido hecho bajo el agua con la cabeza fuera del agua, no se oye mucho. Veamos todo esto desde el principio. El sonido y los factores que influyen en él Un sonido es una forma de energía que crea una sensación auditiva. Las vibraciones influyen en el sonido. Como ejemplo de fuente sonora, consideremos el sonido de una campana. Cuando hacemos sonar una campana, ésta produce un sonido. El cuerpo del objeto se mueve de un lado a otro debido a la vibración que sigue al sonido.
¿Podemos oír los sonidos de las ballenas?
El sonido es una forma de energía. Se transfiere de un lugar a otro en forma de ondas longitudinales. Las ondas longitudinales requieren un medio para su propagación y depende de la rigidez del medio. El sonido es directamente proporcional a la raíz cuadrada de la rigidez del medio e inversamente proporcional a la raíz cuadrada de la densidad del medio. La rigidez no es nada, es la rigidez del objeto. La velocidad de un sonido en cualquier medio puede expresarse matemáticamente de la siguiente manera:
La velocidad del sonido depende de la rigidez del medio. La velocidad del sonido en un medio más rígido es mayor que en un medio de menor rigidez. Por lo tanto, podemos comprobar las opciones una por una de la siguiente manera:
El hidrógeno es un gas y el agua es un líquido. Por lo tanto, la velocidad del sonido en el hidrógeno (gas) es menor que la velocidad del sonido en el agua (líquido) debido a sus estados físicos y a la menor rigidez del gas hidrógeno que del agua. Esta opción no satisface la afirmación anterior. Por lo tanto, el sonido no viaja más rápido en el hidrógeno que en el agua