Ayúdame a entender la resonancia

Question

No entiendo muy bien cómo funcionan las cámaras de resonancia. Mi confusión proviene del hecho de que las cámaras son elementos pasivos o filtros, pero de alguna manera son capaces de amplificar el sonido.

Preguntas:

1. ¿Cómo puedo diferenciar entre los objetos pasivos que pueden amplificar una fuente y los que no? ¿Dónde está la conexión? ¿Por qué puedo añadir una cámara a un violín y éste se hace más fuerte, pero si construyo un muro delante disminuye el sonido?

2. ¿Las cámaras de resonancia vibran/producen sonido por sí mismas o simplemente ayudan a vibrar a una cuerda u otros objetos productores de tonos IE. ¿La cuerda produce un sonido más fuerte debido a la cámara, o estamos escuchando una combinación de cuerda débil más una cámara mucho más fuerte? Dicho de otro modo, ¿el resonador mueve la fuente primaria del sonido?

Mi opinión actual al respecto es que la cámara no amplifica el tono en función de su naturaleza resonante. Más bien, lo que se ata a cada extremo de la cuerda afecta a la eficacia de la misma. La cámara sólo altera la tonalidad y la direccionalidad del tono. Esto significa que una guitarra eléctrica no es tan ruidosa como una acústica no por la cámara, sino por el material utilizado para las cuerdas y el cuerpo.

Si me pueden recomendar un libro técnico y preciso sobre acústica que trate el tema, sería de gran ayuda.

Answer 1

La resonancia se produce cuando se acumulan pequeñas cantidades de energía porque el ritmo al que se añaden coincide con la frecuencia del propio sistema y la fase. El ejemplo clásico es empujar a un niño en un columpio. Si se añade energía, es decir, se empuja, a una frecuencia que coincide con la frecuencia fundamental del movimiento pendular del columpio, la amplitud aumenta lentamente. La fase también es importante, ya que para que la transferencia de energía del niño al columpio sea óptima, hay que añadirla en la fase correcta, es decir, en los puntos finales del ciclo.

Así que si quieres (aparentemente) amplificar una determinada frecuencia de sonido tienes que ponerla en una cámara en la que esa frecuencia sea también la frecuencia de resonancia de la cámara (o un múltiplo de la misma - piensa en empujar el columpio 1 de cada 2 o 3 columpios, etc).

Answer 2

Intenta conseguir el libro "The Physics of Musical Instruments" de Fletcher y Rossing. Todas esas cuestiones están bien discutidas allí; muchos físicos han profundizado en esos temas.

Breve resumen para sus preguntas: Los cuerpos de los violines y las guitarras utilizan una gran variedad de trucos para amplificar el sonido. Una cuerda que vibra, por sí sola, irradia como sonido sólo una pequeña parte de la energía; la mayor parte se desperdicia, por lo que una cuerda sola tiene un sonido débil.

El cuerpo del violín se acopla a la vibración de las cuerdas, extrae energía de ella y la transforma eficazmente en vibración del aire (sonido). Todos lo llamamos "amplificación", aunque no es estrictamente correcto, ya que no se inyecta energía adicional.

La tapa armónica (caja de resonancia) vibra directamente bajo la presión de las cuerdas; al ser grande y plana, mueve mucho aire y produce mucho sonido. Para ello, la caja de resonancia debe ser plana, ligera y flexible.

La cámara de resonancia realiza varias funciones, una de las cuales es transformar las pequeñas vibraciones del cuerpo del violín en un movimiento de entrada y salida del aire a través de los agujeros de sonido, lo que aumenta la eficacia de la radiación del sonido. También suprime las autointerferencias destructivas de las superficies del cuerpo. Debe tener el tamaño y la forma adecuados para las frecuencias de que se trate y estar acoplado a la fuente de sonido.

Jugando con esos efectos tienes todas las resonancias (modos de vibración) del cuerpo y la cavidad, que afectan a la respuesta (amplificación) en cada frecuencia de cuerda.