• Simulador de ondas sonoras sinusoidales (desplazamiento)

En este link tienen una aplicación en la que puede visualizar gráficas de desplazamiento en función del tiempo s(x,t) para diferentes puntos x, que ustedes pueden seleccionar. Además, pueden variar la amplitud y la frecuencia de la onda longitudinal.

  • Para visualizar descripción de ondas sonoras como ondas de desplazamiento o como ondas de sobrepresión

En este link tienen un artículo en el que se habla de ondas estacionarias longitudinales, que si bien todavía no llegamos al tema, me pareció interesante compartir ya que la animación que aparece en la segunda parte ayuda a visualizar la descripción de ondas de sonido como ondas de desplazamiento u ondas de sobrepresión. En la animación se observa cómo, dentro de un tubo cerrado por un pistón, las partículas del medio oscilan. Las partículas frente al pistón se mueven con éste, mientras que en otros puntos del tubo las partículas también oscilan, pero no todas se mueven en el mismo sentido al mismo tiempo. Así se observan regiones en las que hay una acumulación de partículas (es decir regiones con mayor densidad local), se trata de zonas de compresión, donde la sobrepresión es mayor. En estas regiones hay una desplazamiento menor de las partículas respecto a sus posiciones de equilibrio (punto rojo más a la izquierda corresponde a una partícula que no se desplaza). Al alejarnos del centro de esta región, la densidad local comienza a disminuir dando lugar a zonas de enrarecimiento, en las que la sobrepresión es menor y el desplazamiento respecto a las posiciones de equilibro es mayor (puntos rojos al centro y a la derecha).
En los gráficos se representa el desplazamiento s(x,t) (curva negra) y la sobrepresión \Delta P(x,t) (curva roja) en función de la posición de equilibro dentro del tubo (eje horizontal) y para diferentes tiempos (animación). Se observa claramente el desfasaje de \pi/2 entre sobrepresión y desplazamiento (máx/mín de uno corresponden a 0 del otro)


  • Velocidad de ondas sonoras según el medio

En los siguientes videos

(crédito Equinox Graphics / Science Photo Library)
y https://www.youtube.com/watch?v=rkI0Nf6dHjQ
se observa el pasaje de ondas de sonido a través de un gas (arriba para la 1era animación), de un líquido (medio) y de un sólido (abajo). Sabemos que la velocidad del sonido es función del módulo de compresibilidad (o volumétrico) B del medio en el cual se propaga: a mayor B, mayor v (en fluidos v=\sqrt{B/\rho}). Los gases son fácilmente compresibles (B más chico), seguidos por los líquidos y luego los sólidos; por lo que la velocidad del sonido es mucho menor en los gases. Por ejemplo, a nivel del mar, la velocidad de sonido en el aire es aproximadamente 343 \mathrm{ m/s} . En el agua es de 1482\mathrm{ m/s} y en el acero 5941\mathrm{ m/s}.