Ondas en la atmósfera

  Ondas acústicas o de sonido


Las ondas de sonido son ondas longitudinales. Esto significa que las oscilaciones tienen lugar en la misma dirección en que se propagan. El sonido se propaga por una alternacia de compresiones y expansiones adiabáticas del aire. Esto se puede observar en la figura inferior.

La oscilante fuerza del gradiente de presión que resulta se equilibrará por una aceleración oscilante del aire en la región adjunta, que origina una oscilación de la presión más adelante, etc. El resultado de esto es una distribución sinusoidal de perturbaciones de presión y velocidad que se propaga a través del aire. Las partículas individuales no tienen un movimiento neto, sino que oscilan hacia adelante y hacia atrás mientras que es la perturbación de presión la que se desplaza a la velocidad del sonido. Las ondas acústicas son no dispersivas, es decir que todas las frecuencias se propagan con la misma velocidad. Luego, la velocidad de grupo es igual a la velocidad de fase.

Para la descripción de las ondas de sonido se considera que las fuerzas de Coriolis y de rozamiento son despreciables en la ecuación del momento lineal. Se requiere una relación entre la densidad y la presión, así como la ecuación de continuidad que incluya las variaciones de densidad ,(es decir, atmósfera incompresible). Las variaciones dependientes son perturbaciones de presión, de densidad y de una velocidad unidimensional u. Las ondas transversales resultan excluídas por la condición v=w=0. Una solución periódica de las ecuaciones de perturbación de velocidad, presión y densidad da como resultado una velocidad de onda: