El sonido es la oscilación de presión de un medio, como el aire o el agua. La longitud de onda del sonido varía con la temperatura, el medio y la energía inicial. Ultrasónico se refiere a longitudes de onda por encima del rango auditivo humano, aproximadamente 20,000 kilohercios. Muchas aplicaciones ultrasónicas utilizan las vibraciones mecánicas del sonido para alterar la estructura celular o de partículas. Otras aplicaciones utilizan el reflejo de ondas sonoras para detectar u observar objetos.
Las aplicaciones ultrasónicas se derivan de las propiedades del sonido. El sonido no es luz; Consiste en la vibración mecánica de un gas o líquido, mientras que la luz tiene una naturaleza electromagnética. Las ondas se propagan en tres dimensiones desde una fuente puntual, disipándose en energía y disminuyendo en amplitud a medida que viajan. Los medios menos densos, como los gases, llevan las ondas sonoras más lejos que los líquidos. Los sólidos conducen el sonido por el impacto de la onda en una superficie y mueven físicamente el gas o el líquido en la otra superficie del sólido.
El impacto físico de las ondas sonoras mejora la consistencia de las mezclas sólido-líquido en aplicaciones ultrasónicas de laboratorio y a escala comercial. La homogeneización se produce mediante la reducción del tamaño de partícula de los sólidos, la dispersión de los sólidos o la ruptura de aglomerados de partículas. La energía de frecuencia ultra alta de las ondas sonoras provoca cavitación en el líquido. La cavitación ocurre como áreas alternas de alta y baja presión, lo que hace que se formen microburbujas y colapsen violentamente.
Los laboratorios biológicos utilizan la fuerza mecánica del ultrasonido para romper las células y separar los orgánulos, que son pequeños componentes intracelulares. Pueden extraerse compuestos biológicos útiles del fluido celular. De manera similar, la rotura ultrasónica de células se puede utilizar como técnica de esterilización. La limpieza de los utensilios de laboratorio de materia orgánica rebelde o depósitos minerales a menudo se logra sumergiendo las piezas en baños ultrasónicos.
La sonoquímica promueve reacciones químicas mediante el uso de la mezcla de cavitación violenta de aplicaciones ultrasónicas. Las velocidades de reacción aumentan debido al aumento de la mezcla de los reactivos o al aumento de la actividad de los catalizadores de fase mixta. Las aplicaciones comerciales de esta tecnología incluyen la transformación de aceites vegetales en combustibles biodiesel.
Otras aplicaciones ultrasónicas aprovechan la naturaleza ondulatoria del sonido. El sonido se refleja en superficies sólidas y puede ser recibido por una antena. Muchas aplicaciones ultrasónicas proporcionan información de diagnóstico en el campo médico para ayudar en la evaluación de fetos, tumores y lesiones. Estos exámenes no invasivos son simples, indoloros y económicos.
Sonar utiliza el sonido como un dispositivo de alcance, equipo que transmite y recibe energía de las olas para localizar objetos. Las longitudes de onda pueden variar de infrasónicas a ultrasónicas. Las unidades militares utilizan aplicaciones de alcance para la adquisición de objetivos, la navegación y la seguridad. Los pescadores suelen utilizar el sonar para ayudar a localizar bancos de peces. Los drones y robots pueden controlarse mediante comandos ultrasónicos.