1.2 Ondas transversales en una cuerda

Escucha este sólo de guitarra de Jimi Hendrix, algunos dicen que es fabuloso, pero siempre será cuestión de gustos.

Ya sabes que cuando dos ondas que se propagan en sentidos opuestos e interfieren, acontece una situación donde la onda resultante tiene una amplitud que varía en los distintos puntos donde se produce la perturbación. Además, cada punto oscila con un movimiento armónico simple, dando lugar a lo que ya debes de conocer por ondas estacionarias.

Las ondas estacionarias pueden observarse en tubos como ya se ha visto en otros apartados pero también se dan en cuerdas sujeta por ambos extremos como ocurre en la guitarra de Jimi Hendrix. En estas cuerdas cuando se provoca una vibración, la onda que desplaza hacia la derecha se topa con la que se refleja en el extremo opuesto y fijo, en tal caso, se origina la interferencia de ambas.

Observa la cuerda que se ve en el vídeo se hace vibrar mediante un dispositivo muy corriente en los laboratorios escolares.

Dentro de todas las ondas posibles hay algunas que no están permitidas por las restricciones del contorno del sistema, es decir, sólo son válidas aquellas que tengan un nodo en los extremos. Las limitaciones son debidas a la longitud de la cuerda tiene que ser un múltiplo entero de una semilongitud de onda.

Longitud de onda-longitud de cuerda

 

Teniendo en cuenta que la velocidad de propagación de una onda en una cuerda depende de la densidad lineal de ésta (μ) y de su tensión (T), sustituyendo la velocidad en la ecuación anterior podremos obtener el valor de la frecuencia para los distintos modos de vibración según los valores de n.

Modo de vibración n frecuencia
Primer o modo fundamental 1 primer armónico
Segundo 2 Segundo armónico
Tercer 3 Tercer armónico

Tal vez hayas caído en la cuenta que los guitarristas afinan su guitarra tensando o destensando la cuerda. Como ves, aumentando o disminuyendo la tensión de la cuerda cambiamos la frecuencia a la que emite.

Actividad

Imagen ante un micrófono de Frank Sinatra

Imagen en PIXABAY de ANÓNIMO bajo licencia CC

Frank Sinatra se le conocía por La Voz. Desde luego, la voz humana es un verdadero instrumento musical y, concretamente, es un instrumento de cuerda semejante a un violín, viola o guitarra, pero sus cuerdas son algo especial por cómo están confeccionadas: Tu voz, la nuestra, viene a ser un sonido originado voluntariamente por las cuerdas vocales que se encuentran en la caja laríngea y su función básicamente es vibrar por medio del aire que las atraviesa. La generación de estos sonidos que pueden hacer derrumbar a cualquier coloso es producida en tres fases. En primer lugar, los pulmones deben promover un flujo de aire que se adecue para que las cuerdas vocales vibren. La vibración en esa zona es ajustada finamente para dar el tono y timbre propio de cada individuo. Por último, para dar el producto final utilizamos otros órganos como lengua, paladar, mejilla, labios, dientes, entre otros, que permitirán articulan y filtran el sonido, tu voz. La frecuencia de los sonidos que es posible reproducir por el ser humano varía entre los 500 y 3500 Hz.