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Resonancia sonido



julio 15, 2022

Resonancia acústica

Esta demostración es un ejemplo de resonancia en una columna de aire. Aquí, una onda es enviada por el tubo desde el diapasón, y es reflejada hacia arriba por el agua. Esta onda reflejada comienza a interferir con cualquier onda entrante, y producirá ondas estacionarias en ciertos puntos. La formación de una onda estacionaria en el tubo es lo que hace que se produzca la resonancia. Para ciertas longitudes de onda, y por tanto ciertas frecuencias de diapasones, el tubo debe tener una longitud única para que se forme una onda estacionaria. Esto puede verse en el vídeo, donde para el diapasón de 512 Hz, la longitud requerida para producir resonancia es mucho menor que la longitud requerida por el diapasón de 384 Hz.

La longitud necesaria depende de dos condiciones de contorno. En el extremo cerrado del tubo, el movimiento de las moléculas de aire está restringido debido a un aumento de la presión y, por tanto, un nodo de la onda estacionaria debe situarse aquí. En el extremo abierto del tubo ocurre lo contrario; la presión del aire es aproximadamente la misma que la del exterior del tubo y las moléculas de aire tienen libertad de movimiento. Esto significa que aquí debe haber un antinodo.  Estas condiciones de contorno significan que la longitud del tubo debe ser igual a un múltiplo impar de un cuarto de longitud de onda. En términos matemáticos:

Resonancia simpática

Siéntese alguna vez delante de un piano y cántele una nota fuerte y breve mientras pisa el pedal de sustain. Las cuerdas, que tienen las mismas frecuencias que tu voz, resuenan en respuesta a las fuerzas de las ondas sonoras que les has enviado. Este es un buen ejemplo del hecho de que los objetos -en este caso, las cuerdas del piano- pueden ser forzados a oscilar, pero oscilan mejor en su frecuencia natural.

Una fuerza motriz (como tu voz en el ejemplo) introduce energía en un sistema a una determinada frecuencia, que no es necesariamente la misma que la frecuencia natural del sistema. Con el tiempo, la energía se disipa y la amplitud se reduce gradualmente hasta llegar a cero, lo que se denomina amortiguación. La frecuencia natural es la frecuencia a la que oscilaría un sistema si no existiera ninguna fuerza motriz ni amortiguadora. El fenómeno de conducir un sistema con una frecuencia igual a su frecuencia natural se denomina resonancia, y un sistema que se conduce a su frecuencia natural se dice que resuena.

Física de la resonancia acústica

Casi siempre que los físicos anuncian que han descubierto una nueva partícula, ya sea el bosón de Higgs o el tetraquark de doble encanto recientemente descubierto, lo que en realidad han visto es un pequeño bulto que surge de una curva por lo demás suave en un gráfico. Esta protuberancia es la firma inconfundible de la «resonancia», uno de los fenómenos más omnipresentes en la naturaleza.

La resonancia subyace en aspectos del mundo tan diversos como la música, la fusión nuclear en las estrellas moribundas e incluso la propia existencia de las partículas subatómicas. He aquí cómo se manifiesta el mismo efecto en escenarios tan variados, desde la vida cotidiana hasta las escalas más pequeñas.

En su forma más simple, la resonancia se produce cuando un objeto experimenta una fuerza oscilante cercana a una de sus frecuencias «naturales», a la que oscila fácilmente. Que los objetos tengan frecuencias naturales «es una de las propiedades fundamentales tanto de las matemáticas como del universo», afirma Matt Strassler, físico de partículas afiliado a la Universidad de Harvard que está escribiendo un libro sobre el bosón de Higgs. Un columpio de parque infantil es un ejemplo familiar: «Si se golpea algo así, siempre elegirá su frecuencia de resonancia automáticamente», dijo Strassler. O si se golpea una copa de vino, el borde vibrará unos cientos de veces por segundo, produciendo un tono característico cuando las vibraciones se transfieren al aire circundante.

Resonador acústico

Este artículo trata sobre la resonancia mecánica del sonido, incluyendo los instrumentos musicales. Para una descripción general de la resonancia mecánica en física e ingeniería, véase Resonancia mecánica. Para una descripción general de la resonancia, véase Resonancia.

Experimento con dos diapasones que oscilan a la misma frecuencia. Uno de los diapasones se golpea con un mazo de goma. Aunque el primer diapasón no ha sido golpeado, el otro diapasón está visiblemente excitado debido a la oscilación causada por el cambio periódico de la presión y la densidad del aire al golpear el otro diapasón, creando una resonancia acústica entre los diapasones. Sin embargo, si se coloca un trozo de metal en la horquilla, el efecto se amortigua y las excitaciones son cada vez menos pronunciadas, ya que la resonancia no se consigue con tanta eficacia.

El término «resonancia acústica» se utiliza a veces para limitar la resonancia mecánica a la gama de frecuencias del oído humano, pero como la acústica se define en términos generales en relación con las ondas vibratorias en la materia,[1] la resonancia acústica puede producirse a frecuencias fuera de la gama del oído humano.

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