CAPÍTULO 3. Movimiento ondulatorio y ondas - Biblioteca

Movimiento ondulatorio y ondas Hugo Medina Guzmán
consecuencia de la propagación por el aire de las ondas
estacionarias que se producen, entre dos límites fijos,
en las diferentes cuerdas, de modo que los graves
(frecuencias bajas) se producirán en las cuerdas más
largas y los agudos (frecuencias altas) en las cuerdas
más cortas. En los órganos, las ondas estacionarias que
se forman en los tubos se corresponden con las
formadas por reflexión en dos límites, uno fijo y otro
libre. Por tanto, cuanto mayor sea la longitud del
órgano menor es la frecuencia: los tubos largos
corresponden a frecuencias bajas (sonidos graves) y
los cortos a frecuencias altas (sonidos agudos)
OSCILACION DE VARILLAS. DIAPASÓN
Varilla fija por un extremo. Puesta en oscilación, al
organizarse la onda estacionaria se debe tomar un nodo
en el extremo fijo y un vientre en el opuesto. Los
razonamientos que se realizan para un tubo cerrado son
válidos para este caso; por lo tanto, una varilla que
oscila fija por un extremo responde a la ley
λ
( 2 + 1)
4
l = n
Varilla fija por un punto interior. Si se hace oscilar
una varilla fija por un punto interior para que se organice
una onda estacionaria, se formará allí un nodo y
vientres en los extremos. Todo esto depende exclusivamente
del punto por el que se sostenga. Este punto
(siguiendo el razonamiento de tubos abiertos), deberá
estar situado en la mitad, a 1 4 a 1 6 , etcétera, de un
extremo.
Téngase presente que varillas de igual longitud,
idénticamente .fijadas, pueden producir sonidos de
distinta frecuencia si se varía la naturaleza de 1a
sustancia, las dimensiones o la forma de excitación.
La frecuencia fundamental depende de la velocidad
de propagación. Esta observación es válida para los
tubos sonoros ya que, modificando la naturaleza y las
condiciones del gas, se modifica la velocidad de
propagación.
DIAPASÓN
Un aparato de aplicación en acústica es el diapasón
que consta de una barra metálica en forma de “U”,
soportada en su parte media.
Si se lo excita, entra en vibración formándose una
onda estacionaria; los nodos estarán ubicados a 2/3 de
su longitud al emitirse el sonido fundamental. La
frecuencia del diapasón depende de la elasticidad del
material y su densidad.
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Para aumentar la intensidad del sonido producido, se
monta el diapasón sobre una caja. Si la caja está
cerrada en un extremo, su longitud es ¼ de la longitud
de onda del sonido en el aire emitido por el diapasón.
Si la caja está abierta en los dos extremos la longitud
de la caja es igual a la mitad de dicha longitud de onda.
Al vibrar, las .dos ramas de un diapasón se mueven en
fases opuestas. Cuando las ramas se acercan, el punto
más bajo del pie del diapasón baja, y sube cuando las
ramas se alejan. Este pie se encuentra afectado de un
movimiento vibratorio de dirección vertical lo que
puede comprobarse apoyándolo en la mano. Es así
finalmente, como se transmite la vibración del
diapasón a la columna de aire contenida en la caja.
Los diapasones se utilizan como patrones de registro
de frecuencia, pues pueden construirse de manera que
no sean afectados por variaciones de temperatura. Es
posible lograr diapasones capaces de mantener una
frecuencia de vibración con una precisión de 1 en
100000.
Resonancia
Se ha visto que un sistema tal como una cuerda
estirada es capaz de oscilar en uno o más modos
naturales de vibración. Si se aplica una fuerza
periódica a este sistema, la amplitud resultante del
movimiento del sistema será mayor cuando la
frecuencia de la fuerza aplicada sea igual o
aproximadamente igual a una de las frecuencias
naturales del sistema, que cuando la fuerza excitadora
se aplique en alguna otra frecuencia.
Las correspondientes frecuencias naturales de
oscilación de un sistema generalmente se conocen
como frecuencias resonantes
Experimento de resonancia. En la figura se muestran
dos diapasones montados en sendas cajas de igual
longitud, lo que indica que ambos tienen igual
frecuencia. A estas cajas se las llama de resonancia,
pues tienen 1a misma longitud que un tubo sonoro
capaz de emitir la misma nota que el diapasón.
Enfrentadas las aberturas de las cajas y excitado un
diapasón, se comprueba que el otro entra
espontáneamente en vibración, En efecto, si se detiene
con la mano el diapasón excitado en un principio, se
percibe nítidamente el sonido producido por el otro y,