Resonancias

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Hay un fenómeno físico muy frecuente, las resonancias.

Básicamente, un fenómeno de resonancia está relacionado con sistemas periódicos. Por ejemplo, en un muelle que tiene una bola suspendida al extremo, su frecuencia característica es el número de oscilaciones que completa por unidad de tiempo, en ausencia de rozamiento de aire y otras fuerzas externas que lo perturben.

De esta manera, cuando al oscilador se le aplica un fuerza que tiene una frecuencia cercana a la característica del sistema (por ejemplo, damos un golpecito a la masa suspendida cada vez que pasa por un punto), la amplitud de las oscilaciones aumenta, a veces de manera espectacular, como veremos más adelante.

Veamos ahora algunos fenómenos de resonancia curiosos:

Resonancias mecánicas

Es famoso el caso del puente de Takoma Narrows:

¿Qué sucedió? Básicamente, que la frecuencia de la fuerza del viento (que era ligero, apenas 65 km/h), era muy cercana a la de resonancia del puente, y este empezó a “bailar” como se ve en el vídeo, cada vez con más amplitud, hasta que se colapsó y derrumbó.

Resonancias acústicas

El sonido no es más que una onda mecánica que se propaga por el aire (u otro medio material, pero usualmente es el aire). Está producido por variaciones en la presión del aire.

Un ejemplo de resonancia acústica lo mencioné en este post, cuando en una guitarra tenemos dos cuerdas afinadas a la misma frecuencia (dan la misma nota) y pulsamos una, la otra empieza a vibrar.

Otro buen ejemplo, y muy visual, es romper una copa con la voz. Una copa tiene también una frecuencia propia (le das un golpecito con la uña y suena una nota, cuya frecuencia es la propia de la copa). Pues si cantamos esa misma nota lo suficientemente fuerte, la copa empezará a vibrar, entrando en resonancia, y se romperá:

El que haya estado en Santiago de Compostela, habrá oído hablar del Botafumeiro, y como lo balancean. Pues existe este estudio, sobre cual es la frecuencia con que hay que darle el empujón al botafumeiro para que este oscile con la máxima amplitud.

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¿Cómo afina la guitarra un físico?

Después del último post, algo reivindicativo, retomo el blog con una entrada algo más “física”.

¿Cómo afina la guitarra un físico? Si es que somos especiales hasta para eso. Tiene que ver algo con el concepto de resonancia y con el de pulsaciones. Concretamente con la resonancia acústica.

Como sabréis, cada cuerda de la guitarra está afinada a una frecuencia distinta, es decir, si la pulsas al aire (sin tener ningún dedo en los trastes de la guitarra), sonan diferentes notas. Concretamente (de agudo a grave): Mi Si Sol Re La Mi. Para afinar la guitarra de oído, lo que se hace es tocar una cuerda al aire, y después se toca esa misma nota en la cuerda inmediatamente anterior. Como en este vídeo:

Bueno, ahora vayamos a la parte física.

La cuerda al vibrar, emite ondas acústicas, que se propagan por el aire y así es como percibimos su sonido. Ahora bien estas ondas, no son ondas armónicas simples, si no que están compuestas por varias ondas superpuestas. Esta superposición de ondas es la que permite que distingamos el sonido de una guitarra del de un piano (el timbre del sonido). La frecuencia “principal” por así decirlo es la frecuencia fundamental, que es la que nos da el tono.

Pues bien, al afinar una guitarra, solemos pulsar dos cuerdas que tienen prácticamente la misma frecuencia. Esto da lugar a un caso especial de interferencia de ondas: las pulsaciones o batidos.Estas pulsaciones producen un variación en la intensidad de la onda (lo que conocemos como volumen). En el vídeo no se puede apreciar muy bien, pero es lo que pasa en el minuto 0:45.  Entonces, al afinar una guitarra, un físico está pendiente de estas pulsaciones, que al desaparecer, nos indican que la guitarra está afinada, ya que ambas cuerdas vibran con la misma frecuencia.

Con la guitarra ya afinada, se da otro fenómeno curioso. Cuando tenemos pulsada una nota, y hacemos sonar en otra cuerda esa misma nota que teníamos pulsada, la primera cuerda empieza a vibrar. ¿Magia? No, aquí entra en juego el otro fenómeno que os nombraba al principio: la resonancia. Al estar las dos cuerdas “afinadas” a la misma frecuencia (en las dos suena la misma nota), al pulsar una, hace que el aire vibre a esa misma frecuencia, causando una diferencia de presiones (que nosotros percibimos como sonido), que se comunica a la otra cuerda que no hemos pulsado, y ésta empieza a vibrar.

Siento no poder poneros vídeos de ambos fenómenos, sobre todo el de las pulsaciones, que se escucha mal en el vídeo. Cuando tenga algo de tiempo, lo grabaré con mi guitarra y os lo subo.

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Imagen: http://www.eumus.edu.uy/eme/cursos/acustica/apuntes/material-viejo/fisica_r/

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