miniatura|300x300px|Experiment utilitzant dos diapasons que oscil·len a la mateixa freqüència. Una de les forquilles està rebent cops amb un mall de goma. Tot i que el primer diapasó no ha estat colpejat, l'altre diapasó està visiblement excitat a causa de l'oscil·lació causada pel canvi periòdic de la pressió i la densitat de l'aire en colpejar l'altre diapasó, creant una ressonància acústica entre les forquilles. Tanmateix, si es col·loca una peça de metall sobre una punta, l'efecte s'esmorteeix i les excitacions es tornen cada cop menys pronunciades, ja que la ressonància no s'aconsegueix de manera tan eficaç. La ressonància acústica és un fenomen en què un sistema acústic amplifica ones sonores la freqüència de les quals coincideix amb una de les seves freqüències naturals de vibració (les seves freqüències de ressonància).
El terme "ressonància acústica" s'utilitza de vegades per reduir la ressonància mecànica al rang de freqüències de l'oïda humana, però com que l'acústica es defineix en termes generals pel que fa a les ones vibracionals de la matèria, la ressonància acústica es pot produir a freqüències fora del rang de l'oïda humana.
Un objecte acústicament ressonant sol tenir més d'una freqüència de ressonància, especialment en els harmònics de la ressonància més forta. Vibrarà fàcilment en aquestes freqüències i vibrarà amb menys força en altres freqüències. "Recollirà" la seva freqüència de ressonància a partir d'una excitació complexa, com ara un impuls o una excitació de soroll de banda ampla. De fet, filtra totes les freqüències excepte la seva ressonància.
La ressonància acústica és una consideració important per als constructors d'instruments, ja que la majoria d'instruments acústics utilitzen ressonadors, com ara les cordes i el cos d'un violí, la longitud del tub d'una flauta i la forma de la membrana d'un tambor. La ressonància acústica també és important per a l'oïda. Per exemple, la ressonància d'un element estructural rígid, anomenat membrana basilar, dins de la còclea de l'orella interna, permet que les cèl·lules ciliades de la membrana detectin el so. (En els mamífers, la membrana té ressonàncies que es van aprimant al llarg de la seva longitud, de manera que les freqüències altes es concentren en un extrem i les freqüències baixes en l'altre).
Igual que la ressonància mecànica, la ressonància acústica pot provocar una fallada catastròfica del vibrador. L'exemple clàssic d'això és trencar una copa de vi amb so a la freqüència de ressonància precisa de la copa.
Corda vibrant miniatura|Ressonància de corda d'un baix elèctric Una nota amb una freqüència fonamental de 110 Hz. En els instruments musicals, les cordes sota tensió, com en els llaüts, les arpes, les guitarres, els pianos, els violins, etc., tenen freqüències de ressonància directament relacionades amb la massa, la longitud i la tensió de la corda. La longitud d'ona que crearà la primera ressonància a la corda és igual al doble de la longitud de la corda. Les ressonàncies més altes corresponen a longituds d'ona que són divisions enteres de la longitud d'ona fonamental. Les freqüències corresponents estan relacionades amb la velocitat v d'una ona que viatja per la corda mitjançant l'equació
on L és la longitud de la corda (per a una corda fixada pels dos extrems) i n = 1, 2, 3... (Harmònic en una canonada amb extrem obert (és a dir, els dos extrems de la canonada estan oberts)). La velocitat d'una ona a través d'una corda o un cable està relacionada amb la seva tensió T i la massa per unitat de longitud ρ:
Així doncs, la freqüència està relacionada amb les propietats de la corda mitjançant l'equació
on T és la tensió, ρ és la massa per unitat de longitud i m és la massa total.
Una tensió més alta i una longitud més curta augmenten les freqüències de ressonància. Quan la corda s'excita amb una funció impulsiva (un pinçament amb el dit o un cop de martell), la corda vibra a totes les freqüències presents a l'impuls (una funció impulsiva teòricament conté "totes" les freqüències). Les freqüències que no formen part de les ressonàncies es — ràpidament — i tot el que queda són les vibracions harmòniques que sentim com a nota musical.
Ressonància de cordes en instruments musicals La ressonància de cordes es produeix en els instruments de corda. Les cordes o parts de cordes poden ressonar a les seves freqüències fonamentals o sobretonals quan es toquen altres cordes. Per exemple, una corda A(la) a 440 Hz causarà ressonància auna corda E(mi) a 330 Hz, perquè comparteixen un sobretó de 1320 Hz (3r sobretò d'A i 4t sobretò d'E).
Ressonància d'un tub d'aire La ressonància d'un tub d'aire està relacionada amb la longitud del tub, la seva forma i si té els extrems tancats o oberts. Molts instruments musicals s'assemblen a tubs cònics o cilíndrics (vegeu forat). Una canonada que està tancada per un extrem i oberta per l'altre es diu que està aturada o tancada, mentre que una canonada oberta està oberta pels dos extrems. Les flautes orquestrals modernes es comporten com a tubs cilíndrics oberts; els clarinets es comporten com a tubs cilíndrics tancats; i els saxòfons, oboès i fagots com a tubs cònics tancats, mentre que la majoria dels instruments moderns de canya labial (instruments de metall) són acústicament similars als tubs cònics tancats amb algunes desviacions (vegeu tons de pedal i tons falsos). Igual que les cordes, les columnes d'aire vibrants en canonades cilíndriques o còniques ideals també tenen ressonàncies en harmònics, tot i que hi ha algunes diferències.
Cilindres Qualsevol cilindre ressona a múltiples freqüències, produint múltiples tons musicals. La freqüència més baixa s'anomena freqüència fonamental o primer harmònic. Els cilindres utilitzats com a instruments musicals generalment estan oberts, ja sigui pels dos extrems, com una flauta, o per un extrem, com alguns tubs d'orgue. Tanmateix, un cilindre tancat pels dos extrems també es pot utilitzar per crear o visualitzar ones sonores, com en un tub de Rubens.
Les propietats de ressonància d'un cilindre es poden entendre considerant el comportament d'una ona sonora a l'aire. El so viatja com una ona de compressió longitudinal, fent que les molècules d'aire es moguin endavant i endarrere al llarg de la direcció de desplaçament. Dins d'un tub, es forma una ona estacionària, la longitud d'ona de la qual depèn de la longitud del tub. A l'extrem tancat del tub, les molècules d'aire no es poden moure gaire, de manera que aquest extrem del tub és un node de desplaçament en l'ona estacionària. A l'extrem obert del tub, les molècules d'aire es poden moure lliurement, produint un antinode de desplaçament. Els nodes de desplaçament són antinodes de pressió i viceversa.
Tancat pels dos extrems La taula següent mostra les ones de desplaçament en un cilindre tancat pels dos extrems. Tingueu en compte que les molècules d'aire properes als extrems tancats no es poden moure, mentre que les molècules properes al centre del tub es mouen lliurement. En el primer harmònic, el tub tancat conté exactament la meitat d'una ona estacionària (node-antinode-node). Considerant l'ona de pressió en aquesta configuració, els dos extrems tancats són els antinodes per al canvi de pressió Δ p; per tant, en ambdós extrems, el canvi de pressió Δ p ha de tenir l'amplitud màxima (o satisfer en la forma de la formulació de Sturm-Liouville), que dona l'equació per a l'ona de pressió: . La intuïció per a aquesta condició de contorn a i és que la pressió dels extrems tancats seguirà la del punt adjacent a ells. Aplicant la condició de contorn a s'obtenen les longituds d'ona de les ones estacionàries:
I les freqüències ressonants són
FreqüènciaComandaNom 1Nom 2Nom 3Representació d'ones1 · f = 440 Hzn = 11r parcialto fonamental1r harmònic220x220px2 · f = 880 Hzn = 22n parcial1r sobreton2n harmònic220x220px3 · f = 1320 Hzn = 33r parcial2n sobretontercer harmònic220x220px4 · f = 1760 Hzn = 44t parcial3r sobretò4t harmònic220x220px
Obert pels dos extrems En cilindres amb els dos extrems oberts, les molècules d'aire properes a l'extrem es mouen lliurement dins i fora del tub. Aquest moviment produeix antinodes de desplaçament en l'ona estacionària. Els nodes tendeixen a formar-se dins del cilindre, lluny dels extrems. En el primer harmònic, el tub obert conté exactament la meitat d'una ona estacionària (antinode-node-antinode). Així, els harmònics del cilindre obert es calculen de la mateixa manera que els harmònics d'un cilindre tancat/tancat.
La física d'una canonada oberta pels dos extrems s'explica a Physics Classroom. Tingueu en compte que els diagrames d'aquesta referència mostren ones de desplaçament, similars a les que es mostren anteriorment. Aquestes contrasten fortament amb les ones de pressió que es mostren cap al final d'aquest article.
En sobresoplar un tub obert, es pot obtenir una nota que estigui una octava per sobre de la freqüència o nota fonamental del tub. Per exemple, si la nota fonamental d'una gaita oberta és C1, aleshores bufar-la massa dona C2, que és una octava per sobre de C1.
Els tubs cilíndrics oberts ressonen a les freqüències aproximades:
on n és un enter positiu (1, 2, 3...) que representa el node de ressonància, L és la longitud del tub i v és la velocitat del so a l'aire (que és aproximadament de a ). Aquesta equació prové de les condicions de contorn per a l'ona de pressió, que tracta els extrems oberts com a nodes de pressió on el canvi de pressió Δ p ha de ser zero.
A continuació es mostra una equació més precisa que considera una correcció final:
on r és el radi del tub de ressonància. Aquesta equació compensa el fet que el punt exacte en què una ona sonora es reflecteix en un extrem obert no es troba perfectament a la secció final del tub, sinó a una petita distància fora del tub.
La relació de reflexió és lleugerament inferior a 1; l'extrem obert no es comporta com una impedància acústica infinitesimal; més aviat, té un valor finit, anomenat impedància de radiació, que depèn del diàmetre del tub, la longitud d'ona i el tipus de placa de reflexió possiblement present al voltant de l'obertura del tub.
Així doncs, quan n és 1:
on v és la velocitat del so, L és la longitud del tub ressonant, r és el radi del tub, f és la freqüència del so ressonant i λ és la longitud d'ona ressonant.
Tancat per un extrem Quan s'utilitza en un orgue, un tub que està tancat per un extrem s'anomena "tub tapat". Aquests cilindres tenen una freqüència fonamental però es poden sobreinflar per produir altres freqüències o notes més altes. Aquests registres exagerats es poden afinar utilitzant diferents graus de conicitat cònica. Un tub tancat ressona a la mateixa freqüència fonamental que un tub obert el doble de la seva longitud, amb una longitud d'ona igual a quatre vegades la seva longitud. En un tub tancat, un node de desplaçament, o punt sense vibració, sempre apareix a l'extrem tancat i si el tub està ressonant, tindrà un antinode de desplaçament, o punt de major vibració, al punt Phi (longitud × 0,618) prop de l'extrem obert.