En las explicaciones basadas en la física, a menudo es posible observar las cosas en diferentes niveles. Considerar lo que hacen las moléculas individuales a veces es útil, pero en este caso puede estar mirando las cosas con demasiado detalle.
Sin embargo, comenzaré con los movimientos de las moléculas de aire. Estos movimientos resultan en colisiones que producen presión de aire. Si quisiera continuar en este nivel detallado, podría derivar la presión en función de las energías cinéticas moleculares. Si está realmente interesado en esto, puede buscar en “teoría molecular cinética” explicaciones de cómo se hace. Aquí hay una posibilidad Teoría cinética molecular de gases
Comience con la idea de que las moléculas de aire producen una presión casi uniforme en cualquier región. El sonido viaja como ondas de presión. Estas ondas tienen regiones alternas de presión que son más altas y más bajas que la presión atmosférica promedio local.
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Ahora considere la extensión espacial de estas ondas de presión en comparación con qué tan lejos se mueven las moléculas individuales entre colisiones.
La velocidad del sonido en la Tierra a temperatura ambiente es algo más de 300 m / s. Estoy usando un número muy redondo aquí. El sonido de alta frecuencia está en el rango de 10,000 Hz de ciclos por segundo. La longitud de onda para cualquier tipo de onda es igual a la velocidad de onda dividida por la frecuencia. Divida 300 m / s por 10,000 ciclos por segundo para obtener 0.03 m. Eso es 3 cm.
Este sitio (Teoría cinética de los gases) realiza un cálculo que requiere cierto desplazamiento para encontrar que muestra que la distancia promedio de las moléculas en el aire entre colisiones a la presión del nivel del mar es de 6.7 x 10 ^ -6 cm. ¡Eso es del orden de un millón de veces menos que las longitudes de onda de las ondas de sonido más cortas! Simplemente no es posible ver el panorama general a una escala tan fina.
Esto es más o menos como tratar de comprender las olas oceánicas al pensar en lo que están haciendo las moléculas individuales cuando, en el caso del agua, se puede ver que las olas son una gran propiedad del agua.
La visión general es que la gran cantidad de movimientos aleatorios de las moléculas de aire producen presión de aire, y el sonido se transmite a través del aire como variaciones en esta presión de aire.
