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Propagación del sonido
Storyboard 
La propagación de sonido en el océano considera tanto la reflexión en superficie como fondo oceánico y las refracciones que se dan por variaciones en presión, temperatura y salinidad.
ID:(1550, 0)
Interpretación de la refracción del sonido
Imagen
Si observamos cómo varía el sonido con la profundidad y la forma en que se propaga:
podemos ver que:
• Si la velocidad del sonido aumenta con la profundidad, el ángulo entre el haz y el horizonte tiende a reducirse. Esto significa que el sonido tenderá a disminuir su descenso hasta el punto en que se vuelva horizontal y, por simetría, continuará ascendiendo hacia la superficie.
• Si la velocidad del sonido disminuye con la profundidad, el ángulo entre el haz y el horizonte tiende a aumentar. Esto significa que el sonido tenderá a aumentar su descenso en dirección al fondo.
ID:(11804, 0)
Caso la velocidad del sonido se incrementa
Nota
Sonido emitido en una profundidad en que la velocidad del sonido aumenta con la profundidad los haces terminan volviendo a la superficie donde se reflejan y vuelven a penetrar el medio:
ID:(11805, 0)
Caso la velocidad del sonido se incrementa y luego se reduce
Cita
Sonido emitido en una profundidad en que la velocidad del sonido aumenta con la profundidad los haces terminan volviendo a la superficie. Sin embargo si a partir de un punto la velocidad del sonido se reduce se observa que haces con mayor angulo son refractado hacia las profundidades:
Se forma asi una zona en que los haces vuelven a la superficie. Dicha profundidad se denomina profundidad de capa sónica SLD (Sonic Layer Depth).
ID:(11806, 0)
Canal de sonido
Ejercicio
Cuando el sonido se reduce y luego vuelve a incrementarse, se forma una zona donde tiende a regresar a la velocidad mínima. Esta área se conoce como el canal del sonido y se extiende desde la profundidad de la capa sónica (SLD) hasta una profundidad conjugada:
La profundidad en la que la velocidad del sonido alcanza un mínimo se denomina el eje del canal del sonido.
Tanto la propagación en la zona superior a la profundidad de la capa sónica (SLD) como en el canal del sonido existen. Sin embargo, la primera zona presenta el problema de que la superficie amortigua el sonido, por lo que el canal del sonido termina siendo más efectivo.
ID:(11807, 0)
Pérdida del sonido en la capa superior
Ecuación
Las ondas sonoras que se propagan sobre la profundidad de capa sónica puede filtrar a la zona inferior:
ID:(11808, 0)
Caso poca profundidad con velocidad del sonido que se incrementa
Script
Si el agua es poco profunda y la velocidad del sonido solo aumenta con la profundidad, entonces el sonido regresa a la superficie ya sea por refracción o por reflexión en el fondo, para luego reflejarse en la superficie:
ID:(11809, 0)
Caso poca profundidad con velocidad del sonido que se reduce
Variable
Si el agua es poco profunda y la velocidad del sonido solo se reduce con la profundad se tiene que el sonido tiende a ir hacia el fondo donde se refleja:
ID:(11810, 0)
Perfil de la temperatura y velocidad del sonido
Audio
La temperatura atraviesa una zona donde es aproximadamente constante antes de descender. Permanece constante en la primera zona debido a las turbulencias generadas por el viento, que tienden a mezclar el agua.
La curva de la velocidad del sonido muestra que alcanza un máximo que define la profundidad de la capa sónica. En su punto máximo se define la profundidad de la capa sónica:
ID:(11811, 0)
Comportamiento en mayor profundidad
Video
En general, debido a la gravedad, la velocidad del sonido siempre aumenta con la profundidad. Cuando un haz de sonido alcanza la profundidad de la capa sónica SLD, eventualmente se desvía y regresa a la superficie. Los haces que logran regresar a la superficie se sitúan entre un límite definido por la reflexión en el fondo y el límite del haz que logra penetrar en las capas inferiores y finalmente alcanza la superficie.
ID:(11812, 0)
Propagación a distancias mayores
Unidad
Para el sonido emitido cerca de la superficie, la propagación puede modelarse como una propagación esférica. El sonido de alta frecuencia tiende a amortiguarse a distancias mayores, por lo que el modelo esférico es adecuado. Sin embargo, para el sonido de baja frecuencia, puede viajar a lo largo de toda la cuenca. En este caso, se desplaza a través de la zona superior a la profundidad de la capa acústica (SLD) y/o a través del canal de sonido. En ambos casos, el sistema puede modelarse con coordenadas cilíndricas:
ID:(11813, 0)
Perfil real de sonido
Code
Se puede obtener un perfil de una zona, como por ejemplo un canal, donde se representan las velocidades para cada profundidad. De esta manera, se pueden detectar los canales de sonido y la profundidad de la capa sonora:
ID:(11826, 0)
Propagación del sonido
Storyboard
La propagación de sonido en el océano considera tanto la reflexión en superficie como fondo oceánico y las refracciones que se dan por variaciones en presión, temperatura y salinidad.
Variables
Cálculos
a 
,
luego, seleccione la variable: 
a 
Cálculos
Variable
Dado
Calcule
Objetivo :
Ecuación
A utilizar
Ecuaciones
Observando la imagen se nota que los senos de los angulos son respectivamente\\n\\n
$\sin\theta_i=\displaystyle\frac{c_i\Delta t}{d}$
y\\n\\n
$\sin\theta_e=\displaystyle\frac{c_e\Delta t}{d}$
\\n\\nSi se despeja en ambas ecuaciones la distancia
$d=\displaystyle\frac{c_i\Delta t}{\sin\theta_i}=\displaystyle\frac{c_e\Delta t}{\sin\theta_e}$
por lo que se tiene que
Ejemplos
Si observamos c mo var a el sonido con la profundidad y la forma en que se propaga:
podemos ver que:
• Si la velocidad del sonido aumenta con la profundidad, el ngulo entre el haz y el horizonte tiende a reducirse. Esto significa que el sonido tender a disminuir su descenso hasta el punto en que se vuelva horizontal y, por simetr a, continuar ascendiendo hacia la superficie.
• Si la velocidad del sonido disminuye con la profundidad, el ngulo entre el haz y el horizonte tiende a aumentar. Esto significa que el sonido tender a aumentar su descenso en direcci n al fondo.
Sonido emitido en una profundidad en que la velocidad del sonido aumenta con la profundidad los haces terminan volviendo a la superficie donde se reflejan y vuelven a penetrar el medio:
Sonido emitido en una profundidad en que la velocidad del sonido aumenta con la profundidad los haces terminan volviendo a la superficie. Sin embargo si a partir de un punto la velocidad del sonido se reduce se observa que haces con mayor angulo son refractado hacia las profundidades:
Se forma asi una zona en que los haces vuelven a la superficie. Dicha profundidad se denomina profundidad de capa s nica SLD (Sonic Layer Depth).
Cuando el sonido se reduce y luego vuelve a incrementarse, se forma una zona donde tiende a regresar a la velocidad m nima. Esta rea se conoce como el canal del sonido y se extiende desde la profundidad de la capa s nica (SLD) hasta una profundidad conjugada:
La profundidad en la que la velocidad del sonido alcanza un m nimo se denomina el eje del canal del sonido.
Tanto la propagaci n en la zona superior a la profundidad de la capa s nica (SLD) como en el canal del sonido existen. Sin embargo, la primera zona presenta el problema de que la superficie amortigua el sonido, por lo que el canal del sonido termina siendo m s efectivo.
Las ondas sonoras que se propagan sobre la profundidad de capa s nica puede filtrar a la zona inferior:
Si el agua es poco profunda y la velocidad del sonido solo aumenta con la profundidad, entonces el sonido regresa a la superficie ya sea por refracci n o por reflexi n en el fondo, para luego reflejarse en la superficie:
Si el agua es poco profunda y la velocidad del sonido solo se reduce con la profundad se tiene que el sonido tiende a ir hacia el fondo donde se refleja:
La temperatura atraviesa una zona donde es aproximadamente constante antes de descender. Permanece constante en la primera zona debido a las turbulencias generadas por el viento, que tienden a mezclar el agua.
La curva de la velocidad del sonido muestra que alcanza un m ximo que define la profundidad de la capa s nica. En su punto m ximo se define la profundidad de la capa s nica:
En general, debido a la gravedad, la velocidad del sonido siempre aumenta con la profundidad. Cuando un haz de sonido alcanza la profundidad de la capa s nica SLD, eventualmente se desv a y regresa a la superficie. Los haces que logran regresar a la superficie se sit an entre un l mite definido por la reflexi n en el fondo y el l mite del haz que logra penetrar en las capas inferiores y finalmente alcanza la superficie.
Para el sonido emitido cerca de la superficie, la propagaci n puede modelarse como una propagaci n esf rica. El sonido de alta frecuencia tiende a amortiguarse a distancias mayores, por lo que el modelo esf rico es adecuado. Sin embargo, para el sonido de baja frecuencia, puede viajar a lo largo de toda la cuenca. En este caso, se desplaza a trav s de la zona superior a la profundidad de la capa ac stica (SLD) y/o a trav s del canal de sonido. En ambos casos, el sistema puede modelarse con coordenadas cil ndricas:
Se puede obtener un perfil de una zona, como por ejemplo un canal, donde se representan las velocidades para cada profundidad. De esta manera, se pueden detectar los canales de sonido y la profundidad de la capa sonora:
La relaci n entre los ngulos de incidencia y refractados indicados en la siguiente gr fica
se pueden escribir en funci n de la velocidad de la luz en cada medio
La refracci n del sonido al pasar de un medio a otro est generalmente descrita por la ley de Snell:
$\displaystyle\frac{\sin\theta_2}{\sin\theta_1}=\displaystyle\frac{c_2}{c_1}$
donde el ngulo $\theta$ es el ngulo de incidencia entre la normal a la superficie y el haz, y $c$ son las velocidades del sonido en los medios 1 y 2. En el caso de un haz propag ndose a trav s del agua del oc ano, las velocidades cambian gradualmente. Por otro lado, es conveniente trabajar con un ngulo $\vartheta$ del haz con respecto a la horizontal. Por lo tanto, la ley puede ser reescrita reemplazando el seno del ngulo $\theta$ por el coseno del ngulo complementario $\vartheta$. Si consideramos una peque a variaci n del ngulo y la velocidad al aumentar la profundidad en $dz$, obtenemos:
$\displaystyle\frac{\cos(\vartheta + d\vartheta)}{\cos\vartheta}\sim 1-\tan\vartheta d\vartheta = 1+\displaystyle\frac{dc}{c}$
por lo que la relaci n por variaci n de profundidad es:
Mientras que en el espacio el sonido se propaga en todas las direcciones reduci ndose la intensidad con la distancia al inverso del radio al cuadrado
dentro del canal s nico lo hace en un sistema bidimensional con lo que la intensidad se reduce con la distancia a la inversa con
ID:(1550, 0)