La impedancia acústica (Z) es la resistencia que opone un medio a las ondas sonoras que se propagan sobre este y por lo tanto es equivalente a la impedancia eléctrica, es decir una forma de disipación de energía de las ondas que se desplazan en un medio.
Se define como la razón entre la presión sonora (p) y la velocidad de las partículas (v) de un medio material.
La impedancia característica de un material puede calcularse como el producto entre la densidad (
) y la velocidad del sonido (c) en el material (c = 344 m/s, únicamente cuando las ondas sonoras se propagan en el aire, no cuando se propagan en otros materiales como cuerdas o barras).
Otra relación útil es: donde J es la intensidad sonora y juega un papel análogo a aquel de la potencia eléctrica.
Consideremos un campo acústico unidimensional, que se extiende sobre eje
y se encuentra excitado por un pistón, el cual oscila armónicamente según la ley
Esto se conoce como condición de frontera.
Esto nos permite poner en evidencia la relación: Por lo cual podemos escribir la intensidad del campo acústico como: o también gracias a
: El campo excitante, es decir, el pistón, se encuentra ejerciendo una presión
sobre un fluido, y logra darle a este una velocidad
, observase que la impedancia acústica es: Consideremos un pistón conectado a un resorte y a un amortiguador, a manera de oscilador armónico lineal, el cual posee una superficie bañada por un fluido que sirve de medio para el campo acústico
El campo acústico sufrirá un rebote al chocar contra el pistón, por lo cual es correcto considerar a este como el campo acústico está igualmente excitado por el pistón, y se cumple la relación por lo cual podemos escribir en
tenemos que la ecuación del oscilador es: La solución de esta ecuación diferencial lineal debe ser forzosamente
Supongamos una placa infinita que excita a un fluido gracias a que en esta viaja una onda monocromática, la cual describe al campo de velocidades como Esta será la condición de contorno sobre el medio acústico perteneciente al semiplano
, ya que las partículas en inmediato contacto con la placa deben compartir la velocidad de esta.
[1] Para las otras magnitudes empleadas arriba: p (presión sonora): se mide en N/m² = Pa = Pascal.
v (velocidad de las partículas): se mide en m/s.