martes, 11 de octubre de 2011

Bienvenidos sean

Les damos la bienvenida a nuestro blog. Este blog ha sido creado como un proyecto semestral para la materia de Fisica II, en el Insituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey Campus San Luis Potosi, clase a cargo de la maestra Maria Elia Monsiváis. El propósito será mostrar la informacion necesaria para poder entender de manera sencilla pero bien explicada el tema de Sonido y Resonancia, apoyándonos con lo aprendido durante clase y tomando como base el tema de las ondas.

El blog está a cargo de Noé Robledo, Ernesto Valdelamar, Rodolfo Olvera y Cesar A. Andrade. De parte de nosotros les damos la bienvenida y esperemos les guste nuestro proyecto.

El Sonido te puede hacer volar


Hace pocose estrenó la película “X-men: first class”, donde, de los anteriores films, podemos ver nuevos mutantes. Uno particularmente curioso es Banshee, pues tiene un grito supersonico que puede romper ventanas, ser usado como sonar y le permite elevarse por los cielos para después planear.


Bien nos podemos hacer una pregunta ¿el sonido nos puede hacer volar?, la respuesta de la física es:
Sí, el sonido nos puede hacer suspendernos en el aire, en una caída puede aumentar nuestra resistencia al aire y disminuir nuestra velocidad de caída, de modo que nos podría llegar a empujar hacia arriba.

Son muchos los videos que podemos encontrar donde el fenómeno de presión de radiación sonica mantiene en el aire a un objeto, es más podemos usar el sonido para mover ese objeto.

Hace poco se publico un artículo de una practica de la universidad de Harvard para hacer una demostración. Dejando caer un paracaídas de juguete dentro de un tubo de acrílico transparente, en donde el fondo se encuentra una bocina, la cual se conecta a un generador de funciones.

Cuando la bocina emite la frecuencia de resonancia del tubo, el paracaídas dramáticamente disminuye su velocidad de caída. Esto únicamente pasa en el modo de resonancia, fuera de tal condición la velocidad de caída se mantiene igual. En la imagen de este post se puede ver el arreglo experimental y el resultado principal de articulo: las gráficas de distancia vs. tiempo de los objetos al caer a diferentes frecuencias sonicas provenientes de la bocina del fondo, la pendiente representa la velocidad, la gráfica de menor pendiente corresponde a la de frecuencia de resonancia del tubo.



Entonces, efectivamente, los poderes de Banshee, le permitirían volar

El sonido como arma letal

El desarrollo de armas es (desgraciadamente), uno de los campos que más despierta la creatividad tecnológica; y en este rubro, la acústica no es la excepción. Las armas acústicas son dispositivos que producen sonidos capaces que provocan reacciones en los seres humanos que van desde la incomodidad, hasta la muerte. La gran mayoría de estas armas se encuentra en fase experimental, pero varias actualmente son utilizadas, principalmente como armas “no letales”.

El sonido es un movimiento oscilatorio que se traslada a través del aire. Las oscilaciones o vaivenes pueden ser rápidas y cortas (sonido “agudo” o de “alta frecuencia”) o lentas y largas (sonido “grave” o de “baja frecuencia”). Un concepto importante aquí es la resonancia, que es un determinado ritmo de oscilación (frecuencia) que provoca el movimiento exagerado de un objeto. Recuérdese el caso del cantante de ópera que quiebra una copa de cristal, al interpretar una nota específica. El fenómeno ocurre porque esa nota corresponde a la frecuencia de resonancia del cristal. Todos los objetos tienen una frecuencia de resonancia que depende de su forma, tamaño y consistencia. Y así como la copa, también la tienen los tímpanos de nuestros oídos.
Uñas en la pizarra

Los tímpanos son delgadas membranas que se encuentran firmemente extendidas en el oído medio, donde también se encuentran los sensores del equilibrio del cuerpo. Las vibraciones del aire (sonidos) se transmiten a esta membrana, y ahí son percibidas por aparato auditivo. Los sonidos fuertes (explosiones, disparos, despegues, etc.) pueden romper la membrana del tímpano, y causar dolor y desorientación muy severos. Así que, probablemente, el arma sónica más simple que existe consiste en un altavoz de gran potencia, que produce sonido a muy alto volumen.

Un ejemplo de este tipo de arma son las sirenas LRAD, que se utilizan actualmente en Estados Unidos para dispersar grupos de manifestantes. Estos aparatos son capaces de producir un sonido de 150 decibeles, 50 veces más de lo necesario para sentir dolor, y suficiente para provocar daño permanentemente a una distancia de hasta 90 m. El operador del arma se encuentra seguro, aislado sonoramente, dentro de la cabina del vehículo (véase la figura 1).

Sin embrago, otras armas más sofisticadas son capaces de generar sonidos con la frecuencia de resonancia del tímpano, y logran romperlo sin necesidad de altísimos niveles de potencia sónica. El desagradable ruido de las uñas al rascar la superficie de un pizarrón es un ejemplo de un sonido de alta frecuencia que puede ser muy dañino sin necesidad de ser muy fuerte. Existen varias armas en este sentido, pero sólo en el ámbito experimental.
Figura 1: Automóvil equipado con un arma acústica LRAD (Long Range Acoustic Device). (Imagen de la enciclopedia electrónica Wikipedia).
Música para vomitar
Los sonidos graves también pueden ser usados como arma sónica. En estos casos, el objetivo es poner en resonancia algún órgano del cuerpo, cuyo movimiento cause un malestar serio en la víctima. Estos sonidos pueden ser de tan baja frecuencia, que tal vez ni siquiera sean audibles, en cuyo caso se está hablando de infrasonido. Uno de los lugares más comunes donde se experimenta el infrasonido es en una “discotheque” o “antro”, en el que los golpes de ritmo de la batería se “sienten” en el cuerpo, más que escucharse.

En este sentido, el departamento de defensa de los Estados Unidos ha hecho pruebas con un emisor de sonido de 7 oscilaciones por segundo (en general, el ser humano no logra escuchar sonidos por debajo de las 20 oscilaciones por segundo). En pruebas, esta arma genera la resonancia de los órganos digestivos, lo cual provoca una seria sensación de malestar físico (mareo, náusea, vómito), en sujetos de prueba colocados a metros de distancia. Dadas las características del infrasonido, la señal no puede ser detenida ni siquiera por muros de concreto.

¿Dónde compro mi arma sónica?

Las armas sónicas, a pesar de sus promisorios resultados en el campo experimental, resultan relativamente poco prácticas y de eficacia limitada en el campo real. Dado que el sonido tiende a dispersarse en todas direcciones, y a reflejarse con facilidad en cualquier tipo de superficie sólida o líquida, es complicado garantizar que el usuario del arma no terminará siendo también un blanco. Las bajas frecuencias son muy difíciles de dirigir, y las altas frecuencias se disipan en un rango corto de distancia. Esto reduce el alcance de estas armas al rango de algunos metros, lo cual no es competitivo con el avance de otras tecnologías bélicas más simples.

Además, los efectos de resonancia no parecen ser uniformes en todos los seres humanos, lo cual resta confiabilidad en estos dispositivos. Algunos sujetos de prueba han sido capaces de moverse y actuar a voluntad, aún a pesar de estar bajo el efecto de un arma sónica, lo cual va en contra del principio básico de un arma (inmovilizar o someter al blanco).

Es por ello que las armas sónicas (con las posibles excepciones del LRAD y de los repelentes ultrasónicos de animales), no han sido comercializadas ampliamente. Es de esperarse que futuros avances en la tecnología acústica permitan el desarrollo de armas que puedan ser prácticas y efectivas para su uso castrense o policial

Cientificos dicen que podemos "Ver" el sonido

Según un nuevo estudio neurológico potencialmente revolucionario, nuestros cerebros están alambrados para que nuestros sentidos puedan tomar el rol de otros en casos extremos, y entre una de las conclusiones está el hecho de que los humanos tenemos la capacidad para literalmente poder "ver" sonidos.

La mejor manera de explicar esto es viendo la película Daredevil del 2003 con Ben Affleck, en donde gracias a unos excelentes gráficos de computadoras podemos "ver" cómo es que Daredevil capta el mundo a través de sonidos.

Similarmente, según este nuevo estudio, los ciegos estimulan la parte visual del cerebro con los sonidos, e inclusive algunos ciegos legales (asumo del tipo que pueden discernir sombras y luces, pero sin detalles claros) pueden "oír" a través de los ojos.

Esto, dicen, es la razón por la cual los ciegos tienen un oído tan agudo, ya que muchas de las funciones del sentido de la vista son ahora "mezclados" con la de los otros sentidos en el cerebro, permitiendo esto que los ciegos de cierta manera "vean" el sonido, cosa que por lo general una persona con vista normal no hace conscientemente.

Agregan que esto también explica las reacciones tremendamente rápidas que tienen los animales (incluyendo
los humanos) cuando varios de sus sentidos son estimulados a la vez, como cuando un camión se nos acerca de noche y nos alumbra la cara y nos toca su bocina.

Esto además explica por qué los sordos tienen por lo general un vista superior a los demás.

Pregunta ¿Por qué nuestras voces suenan diferentes en grabaciones?

Hoy respondo una curiosa pregunta, la cual estoy seguro que casi todos alguna vez se han preguntado en sus vidas: ¿Por qué el resto de las personas percibe el sonido de nuestra voz diferente a como nosotros mismos lo percibimos?

Esto es algo que notamos rápidamente al escuchar una grabación de nuestra voz, en donde casi de forma unánime la primera vez que uno se escucha a sí mismo lo primero que uno piensa es ¿así suena mi voz?

La respuesta corta es que otros escuchan nuestras voces sonar diferente a como nosotros mismos nos escuchamos ya que ellos reciben los sonidos que emanan de nuestra boca, mientras que nosotros oímos los sonidos que resonan dentro de nuestra propia cabeza, por lo que escuchamos sonidos diferentes.

La respuesta más completa tiene que ver con una particularidad que muchos conocen, pero pocos asocian a este fenómeno: El sonido se propaga de forma diferente por el aire que por líquidos o sólidos.

Sucede que el sonido que generamos en la laringe, aunque simplemente empuja aire, eventualmente esas ondas de sonido chocan y vibran contra el hueso de nuestro cráneo, y posteriormente pasan por el oído interno y externo, que contienen líquido y aire respectivamente.

Son esas transformaciones del sonido interno (entre aire, sólido, aire, líquido) la razón principal de que el sonido que escuchemos nosotros mismos internamente suena diferente al sonido que otros escuchan o que grabamos de nosotros mismos...

El sonido de Pi

Uno de los números más enigmáticos y curiosos es sin duda el número Pi, y hoy les presento este video en donde un grupo de músicos y matemáticos han tomado los primeros 31 dígitos de este número y lo han convertido en música, asignándole una nota musical a cada dígito.

Como podrán ver (o más bien, escuchar), esta composición no ganará un Grammy, pero sí que ganará un lugar en todo corazón geek del planeta... :)

Nota: A los que no son muy inclinados a las matemáticas, pero desean saber el origen de este número, no es más que la proporción de la circunferencia de un círculo en relación a su diámetro (el ancho). En otras palabras, si tomas un círculo (no importa el tamaño) y mides todo su borde, y después divides ese número por el ancho del círculo, obtendrás la cifra aproximada de Pi, que es 3.1415926535...