Ressonància

paint_waves_1.jpg És curiós que quan es parla de ressonància, sempre apareixen els mateixos exemples. Gronxadors, copes que es trenquen, ponts que s’ensorren i soldats que perden el pas. El motiu és que són fenòmens molt intuïtius i alhora espectaculars.

L’exemple del gronxador és el més senzill perquè tots ens hem o ens han gronxat alguna vegada. Comences amb una petita empenta, i la repeteixes quan el gronxador torna a arribar al punt de partida. La oscil·lació cada vegada serà més gran sempre que vagis donant una empenteta precisament quan arriba al punt màxim. L’energia que apliques es va sumant cada vegada de manera que un petit moviment inicial acaba per ser un gran balanceig. La clau és el moment en que dónes l’empenta. Si ho fas en qualsevol altre moment la cosa no funciona. No apareix la ressonància.

En el cas del pont l’exemple dels soldats passant marcant el pas també és fàcil d’imaginar. El primer cop que donen amb el peu genera una petita vibració. Si el següent pas dels soldats coincideix exactament amb el punt màxim de la vibració del pont, l’energia s’afegirà a la que hi havia i la vibració serà més gran. Cada pas que donin augmentarà la vibració i el pont por arribar a oscil·lar molt i molt. Diuen que es pot arribar a trencar tot i que és molt poc probable que enganxin justament la freqüència de vibració del pont, que dependrà de com estigui construït.

Això va passar una mica quan van inaugurar el pont del mil·lenni a Londres. Petites oscil·lacions causades per la gent forçaven la gent a caminar precisament al ritme de les vibracions, de manera que persones i pont van començar a ressonar de manera força espectacular, fins que van tancar el pont per fer-hi modificacions que evitessin aquest efecte.

És curiós pensar que tot té freqüències de vibració particulars. Moltíssimes vegades aprofitem aquestes freqüències de manera inconscient per amplificar fenòmens aplicant una mica de ressonància. Els instruments musicals es fabriquen buscant ressonàncies que amplifiquin el so. Cada vegada que sintonitzem una emissora de radio estem buscant un punt de ressonància en el senyal.

Que una corda vibri ens sembla normal. És la mena d’objecte que associem amb ones i freqüències. Però costa més visualitzar una copa de vidre vibrant. Quan ho veus, resulta espectacular i entens com les vibracions del so, que no deixen de ser pujades i baixades de pressió de l’aire, poden entrar en ressonància, deformar-lo i fer-lo trencar. També fa gràcia veure les freqüències de vibració de tambors o d’amplificadors.

Hi ha qui ha calculat la freqüència de vibració de la mateixa Terra. Un càlcul que de seguida el van aprofitar (incorrectament) per imaginar fenòmens místics de ressonàncies tel·lúrica amb les energies de planeta o coses similars.

En tot cas, la ressonància no deixa de ser un fenomen extraordinari. Pot fer que dos objectes, amb moviments inicialment independents, comencin a compartir el ritme de vibració. L’únic que cal vigilar, és clar, és que l’augment d’energia que es va generant quan apareix la resonància es mantingui dins els paràmetres de seguretat.

6 comentaris

  • Joan Codina

    13/05/2013 9:09

    Esther, gràcies per l’enllaç al web d’en Goldstein!!

  • Esther Garcés

    12/05/2013 18:39

    estic d’acord amb en Joan! la sincronia és guai! hi ha algues que presenten un batec sincronitzat dels seus flagells. En l’alga Chlamydomonas reinhardtii, que és unicel.lular i té dos flagells, i es va veure, amb imatge d’alta velocitat, que el responsable de la sincronització dels flagells és d’origen hidrodinàmic i la durada dels intervals sincronitzats depenien de la seva longitud.

    L’alga Volvox, que és una colònia de cèl•lules, neda i es mou gracies milers de flagells de les cèl•lules que estan a la perifèria. Sorprenentment, quan dues colònies Volvox neden properes s’atrauen i poden formar una mena de “lligams” estables una al voltant de l’altra de manera que sembla que ballin un vals, o a vegades, un minuet: http://www.damtp.cam.ac.uk/user/gold/movies.html, això també és degut en part per una atracció hidrodinàmica.

  • lsole

    10/05/2013 18:31

    Em pregunto si podríem fer servir la ressonància per amplificar el corrent independentista del país. Tot de petits gestos que retroalimentats acabin sent una força imparable. Et referies a això Carquinyol?

  • Matgala

    10/05/2013 12:24

    M’has fet somriure. Jo cada any ho explico a classe i els ensenyo el vídeo del pont de Tacoma. Quan els alumnes es porten bé els n’ensenyo algun altre (com el de la copa, o algun d’avions). Crec que és el dia que estan més atents a classe! :-)

  • Joan Codina

    10/05/2013 9:08

    Un tema magnífic el de la sincronització. Gràcies per fer-la aparèixer al blog. El problema del pont del mil·lèni va ser resolt per Strogatz, especialista en sincronització. Més endavant va fer una TED sobre sincronització.

    Un altre lloc on la sincronització és esencial és en la natació d’alguns microorganismes ciliats. Els cilis es mouen de forma independent i la interacció hidrodinàmica els sincronitza i acaba donant lloc a ones en la superfície i aquestes fan que el bitxo acabi nedant.

  • Carquinyol

    10/05/2013 7:58

    El cas del pont ens recorda que la suma (al moment just) de petits gestos pot ser molt poderosa. Cal tenir-ho present.