Consideremos un tubo con una boca abierta y la otra cerrada cuya longitud podemos aumentar y disminuir. Si por la boca abierta entra una onda sonora, de frecuencia determinada, podemos observar que el volumen del sonido aumenta y disminuye a medida que variamos la longitud del tubo.

El motivo es el siguiente: La onda sonora que entra en el tubo se refleja en la pared y cuando la onda que entra y la reflejada están en fase el sonido se refuerza, se logra producir una onda estacionaria en el interior del tubo, esto solo ocurre cuando la longitud del tubo es un múltiplo impar de l/4. En esos casos se dice que el foco emisor del sonido y la columna de aire del interior del tubo está en resonancia.

Recuerda que en las ondas estacionarias la separación entre dos nodos o dos vientres es la mitad de la longitud de onda.

Si el tubo es cerrado se origina un vientre en el extremo por donde penetra el aire y un nodo en el extremo cerrado. Como la distancia entre un vientre y un nodo consecutivo es l /4.

La longitud L del tubo es en las figuras representadas es L=l /4, L=3l /4, L=5l /4...

En general L=(2n+1) l /4; con n=0, 1, 2, 3, ...

Considerando que l =vs / f (velocidad del sonido dividido por la frecuencia)

Las frecuencias de los distintos modos de vibración responden a la fórmula con n = 0, 1, 2, 3, …

Otro ejemplo que se pone de manifiesto el fenómeno de resonancia es el siguiente. Utilizando dos diapasones idénticos, y próximos el uno al otro se observa que al hacer vibrar uno de ellos el otro comienza a vibrar eso se debe a que al ser idénticos vibran con la misma frecuencia y por tanto están en resonancia.

Los instrumentos de viento, por ejemplo las trompetas no suenan de cualquier forma, para que al soplar emitan una nota se tiene que cumplir que la vibración de los labios tengan una frecuencia capaz de producir resonancia con el aire que hay en el interior del tubo.

Los tubos abiertos entran en resonancia con un sonido cuando su longitud es un múltiplo de l/2.

Si un tubo es abierto el aire vibra con su máxima amplitud en los extremos. En la figura se representan los tres primeros modos de vibración

Como la distancia entre dos nodos o entre dos vientres es media longitud de onda. Si la longitud del tubo es L, tenemos que

L=l /2, L=l , L=3l /2, ... en general L=nl /2, n=1, 2, 3... es un número entero

Considerando que l =vs / f (velocidad del sonido dividido por la frecuencia)

Las frecuencias de los distintos modos de vibración responden a la fórmula

• Otro concepto seria

Resonancia acústica

Veamos ahora un fenómeno que tiene mucha importancia en el estudio de la reproducción del sonido. Todos hemos sido sorprendidos alguna vez por la vibración de un cristal de una ventana, por ejemplo, cuando pasa un vehículo por las cercanías y nos hemos preguntado por qué vibra ése y no otros, y por qué se produce tal vibración.

Fig. 8 - La vibración se cumple de acuerdo con las dimensiones de la varilla o membrana.

Para entenderlo observemos la figura 8, que muestra una varilla fija en un extremo. Si la hacemos vibrar, esa vibración se producirá con una frecuencia que está ligada a la longitud de la varilla; generalmente la longitud de onda de la vibración coincide con la longitud física de la varilla. Si en vez de una varilla fuera una membrana o una cuerda, ocurriría algo parecido. Claro que en una cuerda puede producirse más de una onda de vibración en su largo total, pero eso explica las armónicas y no niega el hecho fundarriental. Entonces, un objeto capaz de vibrar lo hace siguiendo leyes geométricas, pues sus dimensiones determinan la frecuencia de la vibración.

Supongamos ahora que viene una onda sonora, propagándose por el aire, y a su paso encuentra objetos de todo tipo; se reflejará, los atravesará o no, en fin, se producirá la propagación común del sonido con todas sus particularidades. Pero supongamos que la onda sonora, que tiene una cierta frecuencia y por ende una cierta longitud de onda, según se indicó en la figura 3, encuentre en su camino un objeto capaz de vibrar que tenga una dimensión física tal que la frecuencia de la vibración posible coincida con la frecuencia de la onda sonora que lo encuentra. Ese objeto vibrará sin que lo impulsemos, si la onda sonora lleva la suficiente potencia para producir por sí misma el impulso vibrante. Ocurre que ese impulso, para que comience la vibración del objeto, puede ser muy pequefío si se produce la coincidencia de las dos frecuencias: la de la onda y la propia de autovibración del objeto. Esa coincidencia se llama resonancia acústica y explica lo que ocurría con el cristal que mencionamos más arriba.

La resonancia acústica puede ser un inconveniente en la reproducción del sonido. Supóngase que construimos un aparato reproductor del sonido, como un altoparlante, por ejemplo. Ese aparato tiene dimensiones físicas determinadas que lo hacen susceptible de vibrar con cierta frecuencia propia. Ahora bien, al reproducir sonidos, ellos tendrán frecuencias variadas, pero hay uno de esos sonidos cuya frecuencia coincidirá con la frecuencia de autovibración del parlante y entonces ese sonido será producido con mucha mayor intensidad que los otros; ello se explica porque para vibrar con esa frecuencia el parlante necesita menor potencia impulsora, ya que es su frecuencia propia. Ese sonido que sale más fuerte no es real en la gama sonora que estamos escuchando, y entonces hay una discordancia. La frecuencia de autovibración se llama frecuencia de resonancia propia en los aparatos reproductores del sonido, y se debe tratar de que la misma sea de un valor que esté fuera de la gama audible por el oído humano, aunque ello no sea fácil de lograr en la práctica.