El espectro de Fourier descompone una señal compleja en los pesos de cada una de las funciones armónicas elementales (base) que la componen, con frecuencias características numerables. Las pulsaciones son el resultado de la superposición de DOS ondas/oscilaciones de frecuencia parecida, dando como resultado una señal con dos frecuencias bien identificadas: la semisuma y la semirresta. Para medir directamente esas frecuencias, el espectro de Fourier no sirve, pues en éste aparecerán dos picos asociados a las frecuencias elementales. Si a unas pulsaciones se le sumara una señal armónica pura de frecuencia la semisuma, el espectro tendría tres picos.
¿Cómo se interpretan físicamente las condiciones de contorno de ondas sonoras confinadas en tubos de extremos abiertos?
Un pulso de sobrepresión (aire más denso) al llegar al extremo abierto de un tubo sonoro transmite momento lineal* al aire en abierto (infinitamente inerte) en todas las direcciones. Esto hace disminuir rápidamente la presión del pulso hasta la atmosférica y crea una succión en el extremo del tubo. Esta succión es un pulso de presión negativa (aire enrarecido) que viaja hacia el interior del tubo. Esto es análogo al pulso que se propaga en una cuerda tensa con un extremo fijo. El pulso se refleja y se invierte (cambio de fase). Si el tubo tuviera el extremo cerrado, el pulso de sobrepresión se refleja como otro pulso de sobrepresión ya que el momento lineal se invierte tras la colisión con el extremo cerrado. Esto es análogo al pulso que se propaga en una cuerda tensa con un extremo libre [1]. Sin embargo, la misma onda sonora descrita en términos de desplazamiento mantiene la misma equivalencia entre tubo abierto y cuerda con extremo libre, y tubo cerrado y cuerda con extremo fijo. Sobrepresión y desplazamiento longitudinal están en cuadratura de fase.
*Las ondas mecánicas viajeras en medios ideales transmiten energía mecánica y las longitudinales (ondas de densidad) también transmiten momento lineal.
Polarización de ondas
Una cuerda tensada por la que se propaga una onda transversal excitada con un motor giratorio, puede revelar el fenómeno del filtrado (plano de polarización) usando aperturas en diferentes posiciones y con diferentes orientaciones. Si se usan tres aperturas formando con la horizontal 90º, α y 0º cada una, la onda resultante tendrá un máximo cuando α=45º. Esto no ocurre con la interpretación corpuscular de la onda. El vector de la magnitud perturbada (desplazamiento) se proyecta sobre la apertura, atenuándose pero sin llegar a cero salvo que α=90º ó 0º.
¿Las ondas (mecánicas) cumplen con la composición de movimientos?
La velocidad de propagación (fase) de una onda mecánica armónica emitida desde un foco móvil no depende de la velocidad del foco*, sólo depende del medio material y de su estado de movimiento (arrastre). Se trata de una de las muchas contraintuiciones que nos encontramos cuando tratamos de entender una onda mecánica como el movimiento de partículas. La onda es una perturbación de un medio continuo y no implica transporte neto de materia (i.e. el centro de masas del medio está en reposo). El foco emisor de una onda impone la frecuencia, la amplitud y la fase inicial de la onda, nunca condiciona la propagación.
*Un ejemplo de efecto de foco móvil es la rotura de la barrera del sonido.
¿Qué mide un micrófono?
El sonido es una onda de presión (macroscópicamente) y de desplazamiento (microscópicamente). La sobrepresión siempre está desfasada con el desplazamiento π/2 (cuadratura): Cuando una es cero, la otra es máxima/mínima. En un micrófono, la f.e.m. generada según la ley de Lenz-Faraday está desfasada π/2 (cuadratura) respecto del desplazamiento de la membrana, luego el micrófono mide el comportamiento de la sobrepresión. A partir de la amplitud de onda, el micrófono (amplificador) calcula la intensidad de onda (decibelios).