Ondas

Una onda sonora es causada debido a la propagación de una perturbación mecánica en un medio elástico, como un fluido, en este caso el agua. La velocidad de esta propagación depende de varios factores que explicaremos más adelante.

Una forma de definir una onda sonora sería la energía desprendida por una fuente de partícula a partícula, que a su vez, es propagada a través de un medio a una velocidad igual a la velocidad del sonido en dicho medio [1].

La acústica es la rama de la física que estudia la propagación del sonido a través de la materia. La acústica submarina, en la que estarán centrados estos apartados, estudia además de la propagación, también la interacción del sonido con el agua. 

Para poner en contexto, se sabe que el sonido en el agua se propaga más rápido y tiene menos pérdidas que en el aire. Además de esto, el agua de mar absorbe 30 veces la cantidad de sonido absorbido en el agua destilada. 

Para intentar calcular la propagación del sonido bajo el agua vamos a tener que centrarnos en principios físicos, como el de la teoría acústica [2].  Un campo acústico es aquel en el que no existen reflexiones del sonido y sólo existe el sonido que genera la fuente sonora, es decir, el sonido no se ha reflejado en ninguna superficie y previene todo de la fuente. 

Para intentar calcular la presión de onda desde un receptor hasta una fuente podemos encontrar dos casos. Para el primer caso, tanto la fuente como el receptor están en el agua y además estarán separados por una distancia muy grande. Asumimos la existencia de una altura y, además, conocemos las características finales de la velocidad del sonido y de la densidad del fondo. Por lo tanto, se asume que la onda queda limitada por la altura, es decir, que solo podrá existir hasta esa altura. Además, también sabemos que podemos calcular el campo acústico dentro del lugar donde son conocidos los parámetros de la densidad inicial y la velocidad inicial del sonido en la superficie.

Para el segundo caso, la fuente estará en el aire y el receptor en el agua, también separados por una distancia muy grande. En este caso tendremos dos alturas: la del aire hasta el principio del agua, es decir, la superficie;  y la altura de la superficie hasta el fondo. Al igual que antes, conoceremos la velocidad del sonido final y la densidad final del fondo. Además, igual que antes, la onda quedará limitada por las alturas. [2]

Referencias:

[1] Remiro Gargallo, A. V. (2019). Técnicas numéricas aplicadas a la propagación de sonido en el medio marino (Doctoral dissertation, Universitat Politècnica de València).

[2] Cerdán, J. Q., & Rabinovich, V. S. (2009). Propagación de onda acústica en 3 medios para océanos estratificados mediante el método de modos normales. Científica Esime.