Mayo 2013

La física y la química de la resonancia

Escrito por  Sara Ortiz
La física y la química de la resonancia

Hay sucesos que resuenan en el mundo entero, como terremotos, tsunamis, huracanes y desastres naturales. También inicios de guerras, tráfico de drogas, asesinatos pasionales, captura de dictadores, y no olvidemos las protestas de miles de ciudadanos a la situación política y económica. Otros sucesos, algunos por insólitos, quizás resuenan menos, como el cese de la actividad armada de grupos terroristas o héroes cotidianos que muestran valores en el deporte, la política o la educación. En el mundo hay resonancias constructivas y destructivas.
Pero ¿qué es la resonancia en física? Es el reforzamiento de una oscilación por coincidencia en la frecuencia.
Y, ¿qué es una frecuencia? Es una de las características básicas de una onda, junto con su longitud y amplitud. La frecuencia es el número de ondas que pasan por un punto en un determinado tiempo. Por ejemplo, podríamos contar el número de olas de mar que rompen en la costa en un minuto, y sería una frecuencia en minutos, pero el valor se suele dar en segundos; esa es la medida del Sistema Internacional: hercios (Hz). En el sonido, cuanto más alta es la frecuencia, más alto es el tono musical. La longitud de onda es la distancia entre dos puntos altos de la onda y tiene una relación inversa con la frecuencia. La amplitud es la altura de la onda; en el sonido determina el volumen, porque a mayor amplitud, mayor energía transportada por la onda.
La resonancia ocurre cuando sumamos energía a una onda haciendo coincidir los puntos altos, es decir, en la misma frecuencia o muy similar. Por ejemplo: ¿por qué es tan fácil columpiarse cada vez más alto? Porque uno ajusta su impulso con el ritmo de vaivén del columpio, y solo con dos dedos podemos mantener a un niño columpiándose. Al mover una cuerda para saltar también entramos en resonancia con su frecuencia, y así, los niños pueden estar horas saltando a la comba usando una energía mínima: ¡la que lleva la cuerda, claro!
Todo objeto o material tiene la tendencia a vibrar con más facilidad en unas frecuencias que en otras. Esas son llamadas frecuencias de resonancia. Si comunicas energía a un objeto, es posible que vibre en esas resonancias, por ejemplo al golpear una copa de cristal con una cuchara o, incluso, al deslizar por el borde un dedo húmedo. Esta vibración puede ser tan potente que logre que el objeto se rompa; aunque nunca he visto en directo cómo una soprano rompe una copa de cava, es posible reproducir una experiencia similar en un laboratorio.
Pero quizás el efecto de resonancia destructiva más impactante fue la caída del puente de Tacoma, llamado el Galoping Gertie porque se movía con el viento, y los transeúntes sentían como si cabalgaran. En una tormenta de noviembre de 1940 entró en resonancia y, después de grandes bamboleos, el puente colgante de hormigón se rompió como si fuera de juguete. Os dejo las imágenes grabadas en vídeo:
http://www.youtube.com/watch?v=j-zczJXSxnw
Este fenómeno había sucedido ya en el puente colgante de Broughtonen en 1831, donde una compañía de soldados británicos caminando en formación coincidió con la frecuencia del puente y la amplitud de vibración consiguió romper los cables corroídos. No hubo víctimas, pero, desde entonces, el Ejército británico rompe la formación al pasar por un puente. En 1850, 478 soldados franceses vivieron el mismo suceso en el puente colgante sobre el río Maine, pero no fueron tan afortunados: más de 200 soldados murieron al caer al río. A raíz de este accidente, los franceses estuvieron veinte años sin construir puentes en suspensión.
Sin llegar a la rotura, este fenómeno lo vivió una aglomeración de peatones en el puente de Brooklyn en el apagón del 2003. Con el golpeteo de los pies, aunque no acompasado, logró suficiente resonancia con el movimiento de vibración de la estructura como para crear mareos y cierto pánico.
Pero quiero finalizar con una resonancia poética constructiva, porque los sentimientos también se amplifican cuando son correspondidos:

Hay ojos que miran, -hay ojos que sueñan,
hay ojos que llaman, -hay ojos que esperan,
hay ojos que ríen -risa placentera,
hay ojos que lloran -con llanto de pena,
unos hacia adentro -otros hacia fuera.

Son como las flores -que cría la tierra.
Mas tus ojos verdes, -mi eterna Teresa,
los que están haciendo -tu mano de hierba,
me miran, me sueñan, -me llaman, me esperan,
me ríen rientes -risa placentera,
me lloran llorosos -con llanto de pena,
desde tierra adentro, -desde tierra afuera.

En tus ojos nazco, -tus ojos me crean,
vivo yo en tus ojos -el sol de mi esfera,
en tus ojos muero, -mi casa y vereda,
tus ojos mi tumba, -tus ojos mi tierra.

Miguel de Unamuno

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