2.1 Producción de ondas sonoras.

Ya sea que transmita el agudo silbido de un motor a reacción o las suaves melodías de un popular cantante, cualquier onda sonora tiene como fuente un objeto que vibra. Los instrumentos musicales producen sonidos de diversas maneras. Por ejemplo, el sonido de un clarinete procede de una lengüeta que vibra, el sonido de un piano de cuerdas que vibran y el sonido de un cantante de cuerdas vocales que hacen lo mismo.

Las ondas sonoras son ondas longitudinales que se propagan en un medio, como el aire, por ejemplo. Para investigar cómo se producen las ondas sonoras enfocaremos nuestra atención en el diapasón, un dispositivo común para producir notas musicales puras. Un diapasón consiste en dos puntas o dientes metálicos que vibran cuando se les golpea. Su vibración perturba el aire próximo a ellos, como se muestra en la figura 1 (en esta figura se ha exagerado notablemente la amplitud de la vibración del diente para mayor claridad.) Cuando un diente se balancea hacia la derecha, como en la figura 1 a, las moléculas de aire que están en frente a su movimiento se ven obligadas a acercarse más de lo normal. Este tipo de región de alta densidad molecular y alta presión de aire se conoce como una compresión o condensación. Esta compresión se aleja del diapasón como una ondulación en un estanque. Cuando el diente se balancea hacia la izquierda, como en la figura 1 b, las moléculas que están a la derecha del diente se separan y la densidad y a presión del aire en esta región son entonces menores que lo normal. Está clase de región de densidad inferior a la normal recibe el nombre de rarefacción. Las moléculas que están a la derecha de la rarefacción en la figura se desplazan hacia la izquierda. Por tanto la rarefacción misma avanza hacia la derecha para seguir a la compresión ya producida.

Al continuar la vibración del diapasón, se forma una serie de condensaciones y rarefacciones sucesivas que se propagan a partir de aquél. El patrón que se crea en el aire es algo parecido a lo que se representa en la figura 2 a. Podemos utilizar una curva sinusoidal para representar una onda sonora, como en la figura 2 b. Obsérvese que hay crestas en la onda sinusoidal en los puntos donde la onda sonora tiene condensaciones y valles donde la misma tiene rarefacciones. El movimiento molecular de las ondas sonoras se superpone al movimiento térmico aleatorio de los átomos y moléculas.

Figura 2 (a) Cuando un diapasón vibra, una serie de condensaciones y rarefacciones se propaga hacia afuera, alejándose del diapasón. (b)Las crestas de la onda corresponden a condensaciones y los valles a rarefacciones

Serway - Faughn, Física, Quinta edición.
Serway - Jewtt, Física para ciencias e ingeniería, Volumen 1, Septima edición.
Libro lonk: http://www.cec.uchile.cl/~vicente.oyanedel/libros/serway.pdf