PIzarra moshinsky / Sesión 11 Ver notas de la sesión >>

Esta sesión de la Pizarra Moshinsky estuvo enfocada en la deducción de la ecuación de onda para ondas de sonido en un gas ideal.

Para comenzar, se presentaron los aspectos fundamentales del modelo clásico de un gas ideal como su ecuación de estado, la relación entre la temperatura y la energía cinética de las moléculas del gas, y el concepto de la energía interna, así como su relación con la constante adiabática.

Una vez teniendo estos conceptos, es posible estudiar la dinámica de una perturbación de primer orden en la densidad y en la presión del gas utilizando dos principios básicos de la física clásica: la conservación de materia y la segunda ley de Newton. Con el primero, se obtiene una ecuación que describe la correlación entre el desplazamiento del aire debido a la perturbación y el exceso (o déficit) de densidad que esto provocará en cada punto del espacio. Por otro lado, la segunda ley de Newton conduce al resultado de que la aceleración del aire es negativamente proporcional al gradiente del exceso de presión en el aire.

Finalmente, combinando los resultados obtenidos a partir de lo descrito en el párrafo anterior, se obtiene una ecuación de onda para el desplazamiento del aire, demostrando que las perturbaciones de presión o densidad en un gas ideal se propagan como ondas longitudinales. Este es un modelo simple para comprender la naturaleza ondulatoria del sonido, pero revela mucho de los principios físicos subyacentes a este fenómeno tan esencial en nuestra experiencia cotidiana del mundo.

La siguiente sesión de la Pizarra Moshinsky se llevará a cabo el viernes 13 de septiembre.