Todo el mundo conoce el viejo tropo donde un cantante de ópera de gran potencia toca la nota correcta y un cristal se rompe por el ruido, pero ¿es realmente posible? La situación puede parecer exagerada, como algo que es mucho más probable que vea en películas o dibujos animados que en la vida real.

De hecho, el fenómeno de la resonancia
significa que es técnicamente posible en la vida real, si la frecuencia de resonancia (la que coincide con la frecuencia natural del vidrio) es producida por la voz de alguien o por uno o muchos instrumentos musicales.

Aprender más sobre la resonancia le permite comprender cómo funciona el sonido, los principios que sustentan muchos instrumentos musicales y cómo aumentar o disminuir el movimiento en un sistema mecánico como un juego de columpios o un puente de cuerda.
Definición de resonancia

La palabra resonancia
originalmente proviene del latín resonantia
, que significa "eco", y está estrechamente relacionado con la resonancia, lo que significa devolver un eco o "sonido nuevamente". Estas dos definiciones ya se relacionan con las ondas sonoras y dan también tiene una imagen básica del significado de la palabra en física.

Sin embargo , más específicamente, la definición de resonancia en física es cuando la frecuencia de una oscilación o vibración externa coincide con la frecuencia natural de un objeto (o cavidad) , y como resultado hace que vibre o aumenta su amplitud de oscilación.

En sistemas mecánicos, la resonancia se refiere a la amplificación, refuerzo o prolongación del sonido u otras vibraciones. Al igual que en la definición anterior, esto requiere que se aplique una fuerza periódica externa a una frecuencia igual a la frecuencia natural de movimiento del objeto, que a veces se denomina frecuencia resonante.

Todos los objetos tienen una frecuencia natural o frecuencia de resonancia, que se puede considerar como la frecuencia que al objeto "le gusta" vibrar. Por ejemplo, si toca un vaso de cristal con una uña, comenzará a vibrar a su frecuencia de resonancia y producirá un "ting" con el tono correspondiente. La frecuencia de vibración depende de las propiedades físicas del objeto, y puede predecir esto bastante bien para algunas cosas como una cuerda tensa.
Ejemplos de resonancia - Resonancia sonora

Conozca algunos ejemplos de resonancia ayudarle a comprender las diversas formas de resonancia que encuentra en su vida cotidiana. El ejemplo más común y más simple son las ondas sonoras, porque cuando vibra las cuerdas vocales en la frecuencia correcta (para la cavidad de la garganta y la boca), puede producir tonos de voz y tonos musicales que otras personas pueden escuchar.

La vibración de las cuerdas vocales produce las ondas de sonido, que en realidad son ondas de presión en el aire compuestas de secciones comprimidas alternas (con una densidad mayor que la media) y rarefacciones (con una densidad menor que la media).

La mayoría de los instrumentos musicales funcionan de la misma manera. Por ejemplo, en un instrumento de metal, la vibración de los labios del jugador contra la boquilla crea la vibración inicial, y cuando esto coincide con la frecuencia de resonancia (o un múltiplo de ella) para el tamaño de la tubería en la que sopla, hay resonancia, y la amplitud de la oscilación aumenta notablemente y produce un tono audible.

En los instrumentos de viento de madera, hay una "caña" que vibra cuando el aire pasa sobre ella, y nuevamente el mismo proceso de resonancia y amplificación gira esta pequeña vibración en un tono musical audible. Los instrumentos de cuerda como una guitarra son un poco diferentes, pero las cuerdas tienen una frecuencia de vibración resonante, y las ondas de sonido producidas resuenan en la cavidad (por ejemplo, en el espacio en el cuerpo de una guitarra acústica) para hacer que el ruido sea más fuerte. br>

Un ejemplo más simple es cuando sueltas una herramienta o una placa en el suelo. El sonido metálico producido es causado por la herramienta o placa que vibra a su frecuencia resonante. Esta forma más sencilla de generar sonido es utilizada por diapasones cuidadosamente diseñados, diseñados para producir un tono específico como su frecuencia natural, a los cuales los músicos pueden sintonizar sus instrumentos.
Ejemplos de resonancia - Resonancia mecánica

Aunque la resonancia generalmente se usa para referirse a las ondas sonoras, la resonancia mecánica es en algunos aspectos más fácil de entender. Un ejemplo simple es un niño que aprende a inflar un columpio por primera vez. El movimiento oscilatorio del swing tiene una frecuencia natural, y cuando el niño aprende a empujar (es decir, aplicar una fuerza periódica) a la frecuencia natural del swing, su empuje se vuelve mucho más efectivo. Como resultado de esto, la amplitud de la oscilación del columpio aumenta y la persona sentada en él aumenta cada vez.

Sin embargo, golpear la frecuencia natural de un objeto no siempre es algo bueno. Por ejemplo, los soldados que cruzan un puente de cuerda al unísono podrían hacer que vibre fuera de control e incluso colapsar si pisan su frecuencia natural. En casos como este, el general podría pedirles que "rompan el paso" para que no apliquen una fuerza periódica a la frecuencia natural del puente.

Incluso los diseños de puentes más estables tienen frecuencias resonantes, pero esto solo causa un problema en causas raras (como con el Puente Colgante de Broughton, un puente en Inglaterra que se derrumbó en 1831, supuestamente debido a soldados que marchaban al otro lado del puente).

Los relojes analógicos también dependen de la resonancia mecánica y La frecuencia natural de un componente para mantener el tiempo. Por ejemplo, los relojes de péndulo utilizan la frecuencia natural de la oscilación del péndulo para mantener la hora, y una rueda de equilibrio funciona según el mismo principio básico. Incluso los relojes de cristal de cuarzo dependen de la frecuencia de resonancia, pero en este caso el cristal regula la oscilación de un oscilador electrónico, lo que resulta en enormes mejoras en la precisión en comparación con diseños más simples.
Otros ejemplos de resonancia

Hay muchos otras formas de resonancia también, y todas ellas funcionan sobre el mismo principio básico. Otros dos ejemplos de resonancia con los que estará familiarizado tienen que ver con las oscilaciones electromagnéticas en lugar de las mecánicas. El primero es su microondas.

Las ondas producidas por el microondas producen calor en sus alimentos porque su frecuencia coincide con la frecuencia de resonancia de las moléculas dentro de los alimentos (por ejemplo, moléculas de agua y grasa), lo que hace que se tambaleen. y posteriormente libera energía en forma de calor.

Otro ejemplo es la antena de su televisor o incluso una antena de radio. Estos dispositivos están diseñados para maximizar la absorción de radiación electromagnética, y cuando "sintoniza" la antena a una frecuencia específica, está ajustando la frecuencia de resonancia para el dispositivo. Cuando la frecuencia de la antena coincide con la frecuencia de la señal entrante, resuena y su televisor o radio “capta” la señal.
Entonces, ¿cómo se rompe el cristal?

Ahora que comprende la clave En cuanto a la definición de resonancia y la frecuencia de resonancia, puede comprender el ejemplo clásico de un cantante que logra romper un vaso de cristal cantando en el tono correcto. El vidrio tiene una frecuencia resonante, y si el cantante produce un sonido con una frecuencia correspondiente, el vidrio comenzará a vibrar. Esto se llama vibración simpática
porque antes de que el cantante hiciera un ruido, el vidrio estaba completamente quieto.

Al principio, puede haber una pequeña vibración en el vidrio, pero en realidad lo hace la rotura requiere una nota sostenida y fuerte en la frecuencia correcta. Si el cantante puede hacer esto, la amplitud de oscilación del vidrio aumenta y eventualmente comienza a comprometer la integridad estructural del vidrio. Solo en este punto, cuando la nota se ha sostenido durante el tiempo suficiente para que la vibración del vidrio alcance la amplitud máxima que puede soportar, cuando el vidrio realmente se romperá.