Hoy vamos a hablar de un efecto acústico muy bonito: Las figuras de Chladni. No es nada de otro mundo, estoy casi seguro que ya las conocen. Son las figuras que se forman cuando ponen arena o sal en una placa metálica que hacen vibrar. ¿Ya las ubicaron? Si no, vean el siguiente video.
¿Qué ocurre? En realidad es muy fácil de entender. Como seguramente habrán notado, lo que hacen es excitar la placa metálica con distintas frecuencias. Cuando ustedes hacen vibrar la placa a cierta frecuencia, empiezan a viajar ondas a través de ella. Cuando estas ondas llegan al final de la placa rebotan y se suman con las ondas que vienen del centro. Esto provoca lo que se conoce como “onda estacionaria” es decir, es una onda que no “viaja”, y solo hace sus perturbaciones en ciertos puntos. Lo que hace la sal, (arena o cualquier cosa granular fina que le pongan), es irse a los puntos donde hay menos movimiento, que se conocen como líneas nodales.
Una onda estacionaria
Así que dependiendo forma de la placa o de la frecuencia con la que la pongan a vibrar, obtendrán distintas figuras geométricas.
Este efecto fue descubierto por Ernst Florens Friedrich Chladni (1756-1827), para muchos considerado como el padre de la acústica.
Chladni fue el primero en investigar que ocurría al hacer vibrar placas metálicas. Obviamente en su tiempo no existían equipos electrónicos para hacer vibrar las placas como en el video, así que él las estimulaba usando un arco de violín. Sin duda Chladni quedó fascinado al ver como se acomodaba la arena en las líneas nodales, pues en su libro incluyó cientos de dibujos en diferentes modos de excitación para distintas figuras, como triángulos, círculos, cuadrados e incluso elipses.
Se dice que inclusive Napoleón dijo “El sonido puede verse” cuando Chladni hizo su demostración en la Academia Francesa de Ciencias.
La base teórica matemática del porque se veían estos patrones geométricos todavía no estaba clara, y fue el mismo gobierno francés el que ofreció un premio a la persona que pudiera encontrar la solución al comportamiento de las placas (eran tiempos de la ilustración, y los gobiernos daban muchos premios por la resolución de problemas físicos y matemáticos). El premio se lo llevó Sophie Germain en 1815, cuando encontró la ecuación diferencial de 4to orden que describía estas figuras.
Figuras de Chladni con un parlante y un vaso plástico
Para poder reproducir este curioso experimento vamos a usar un altoparlante común al que vamos a pegar un vaso plástico, como se ve en la imagen.
El vaso se pega con cemento de contacto al cono del parlante
También vamos a necesitar una chapa que no sea muy gruesa pero si que sea bien plana, no debe pesar mucho porque va a comprimir demasiado el parlante y no trabajará bien
Puede ser la tapa de algún CPU viejo, esta lámina irá apoyada sobre el vaso plástico, no necesita estar pegada
Tratar que el apoyo quede bien en el centro de la lámina metálica.
También será conveniente usar un amplificador, aunque es conveniente probar directamente con la placa amplificadora de la PC, se puede conectar directamente el parlante a la salida de auriculares de la misma, si vemos que no se alcanzan a mover los granos de sal necesitaremos algo un poco mas potente, cualquier amplificador de un minicomponente o como en este caso usé un viejo reproductor de magazines.
Se conecta el parlante a una de las salidas y una improvisada entrada se conecta a la salida de auriculares de la PC
Para generar los tonos usaremos algún programa para generarlos de uso gratuito, en mi caso usé un programa de evaluación muy liviano que pueden descargar de aca
http://www.cognaxon.com/index.php?page=educational
Con el ratón en la barra que dice Hertz con la flechita bajamos o subimos frecuencia le damos start y arranca el sonido.
El video de como salen los patrones.
¿Qué ocurre? En realidad es muy fácil de entender. Como seguramente habrán notado, lo que hacen es excitar la placa metálica con distintas frecuencias. Cuando ustedes hacen vibrar la placa a cierta frecuencia, empiezan a viajar ondas a través de ella. Cuando estas ondas llegan al final de la placa rebotan y se suman con las ondas que vienen del centro. Esto provoca lo que se conoce como “onda estacionaria” es decir, es una onda que no “viaja”, y solo hace sus perturbaciones en ciertos puntos. Lo que hace la sal, (arena o cualquier cosa granular fina que le pongan), es irse a los puntos donde hay menos movimiento, que se conocen como líneas nodales.
Una onda estacionaria
Así que dependiendo forma de la placa o de la frecuencia con la que la pongan a vibrar, obtendrán distintas figuras geométricas.
Este efecto fue descubierto por Ernst Florens Friedrich Chladni (1756-1827), para muchos considerado como el padre de la acústica.
Chladni fue el primero en investigar que ocurría al hacer vibrar placas metálicas. Obviamente en su tiempo no existían equipos electrónicos para hacer vibrar las placas como en el video, así que él las estimulaba usando un arco de violín. Sin duda Chladni quedó fascinado al ver como se acomodaba la arena en las líneas nodales, pues en su libro incluyó cientos de dibujos en diferentes modos de excitación para distintas figuras, como triángulos, círculos, cuadrados e incluso elipses.
Se dice que inclusive Napoleón dijo “El sonido puede verse” cuando Chladni hizo su demostración en la Academia Francesa de Ciencias.
La base teórica matemática del porque se veían estos patrones geométricos todavía no estaba clara, y fue el mismo gobierno francés el que ofreció un premio a la persona que pudiera encontrar la solución al comportamiento de las placas (eran tiempos de la ilustración, y los gobiernos daban muchos premios por la resolución de problemas físicos y matemáticos). El premio se lo llevó Sophie Germain en 1815, cuando encontró la ecuación diferencial de 4to orden que describía estas figuras.
Figuras de Chladni con un parlante y un vaso plástico
Para poder reproducir este curioso experimento vamos a usar un altoparlante común al que vamos a pegar un vaso plástico, como se ve en la imagen.
El vaso se pega con cemento de contacto al cono del parlante
También vamos a necesitar una chapa que no sea muy gruesa pero si que sea bien plana, no debe pesar mucho porque va a comprimir demasiado el parlante y no trabajará bien
Puede ser la tapa de algún CPU viejo, esta lámina irá apoyada sobre el vaso plástico, no necesita estar pegada
Tratar que el apoyo quede bien en el centro de la lámina metálica.
También será conveniente usar un amplificador, aunque es conveniente probar directamente con la placa amplificadora de la PC, se puede conectar directamente el parlante a la salida de auriculares de la misma, si vemos que no se alcanzan a mover los granos de sal necesitaremos algo un poco mas potente, cualquier amplificador de un minicomponente o como en este caso usé un viejo reproductor de magazines.
Se conecta el parlante a una de las salidas y una improvisada entrada se conecta a la salida de auriculares de la PC
Para generar los tonos usaremos algún programa para generarlos de uso gratuito, en mi caso usé un programa de evaluación muy liviano que pueden descargar de aca
http://www.cognaxon.com/index.php?page=educational
Con el ratón en la barra que dice Hertz con la flechita bajamos o subimos frecuencia le damos start y arranca el sonido.
El video de como salen los patrones.