Resonancia con una copa

La resonancia es uno de los fenómenos físicos que mas me ha cautivado desde siempre. Se establece cuando sobre un movimiento vibratorio u oscilatorio se aplica una fuerza impulsora en la misma frecuencia natural de la oscilación aumentando de esta manera su amplitud de oscilación.

Imaginemos que en un parque hay un niño en un columpio. Éste está oscilando en el columpio con un frecuencia concreta. A esta frecuencia se la denominará frecuencia natural de oscilación. A continuación aparece el padre del niño y comienza a empujarle. ¿Que ocurre? La amplitud de la oscilación cada vez será mayor y el niño llegará mas alto. Si se aplica una fuerza periódica sobre un oscilador tendremos una oscilación forzada. En el caso de que la frecuencia de la fuerza periódica aplicada coincida con la frecuencia natural del oscilador aparecerá la denominada resonancia.



Un ejemplo de resonancia fácil de realizar en un aula es mediante una copa de cristal. La copa de cristal posee una frecuencia de resonancia, acompañada de todos sus armónicos. Si llenamos una copa de cristal con agua y frotamos su borde podremos obtener todo un conjunto de sonidos característicos para la copa, dependiendo de la velocidad de giro que estemos realizando. Para cada velocidad de giro encontraremos un sonido diferente. Siempre que aparezca sonido estamos realizando una oscilación forzada a la copa. La que mas nos interesará será la que mayor amplitud sea capaz de darnos. Podremos ver a través del agua la oscilación de la copa de cristal. Aquí os dejo con un vídeo explicativo:



Uno de los ejemplos claros de resonancia es cuando una soprano canta y se rompe una copa. De hecho, aunque el volumen sea un factor importante, el factor decisivo es la frecuencia natural de la copa a la que resonará. La soprano, o la persona que canta, ha de realizarlo justo a la frecuencia de la copa, para que ésta aumente su amplitud de oscilación y se llegue a romper. En este vídeo de Nightmist999 se puede observar como romper una copa. Lo primero es determinar la frecuencia de resonancia y después emitirla.



En el siguiente vídeo observaremos que no hace falta ser una soprano para romper una copa, tan solo llegar a la frecuencia de resonancia, como hace este chico:



Hay que decir que existen verdaderos genios en eso de utilizar las frecuencias naturales de las copas para hacer música, trabajando con el tamaño de la copa y con su volumen de agua:





Espero que os haya gustado, ¡¡hasta pronto!!

Sergio

PD1: Para los que les encanta los applets en Walter Fend tenéis uno interesante sobre oscilaciones forzadas y resonancia.

PD2: Para los que les ha parecido insuficiente el post y quieren saber mas sobre resonancia y oscilaciones forzadas, así como las matemáticas relacionadas, os recomiendo esta página del departamento de termodinámica y física aplicada de la Universidad de Valladolid de Ingeniería Informática

PD3. Si os ha interesado podeis ver los artículos de resonancia en dos copas y resonancia en cuenco tibetano.