Ondas estacionarias
En el museo participativo de ciencias del Centro Cultural Recoleta (Prohibido no tocar) hay un dispositivo muy interesante que, como tantos otros, pasa desapercibido quizás por su sencillez.
Se trata de una cuerda que tiene un motorcito en un extremo que la hace vibrar y en el otro un pituto para engancharla. El motorcito le imprime a la cuerda una vibración con una frecuencia fija. Al modificar la longitud de la cuerda sujeta en el pituto aparecen ondas estacionarias (Wiki). Esto se logra cuando la longitud de la cuerda es un número entero o semi entero de la longitud de onda correspondiente a la frecuencia de oscilación del motorcito (acá tenemos una versión de ondas estacionarias en una cuerda generadas con un cuchillo eléctrico). Lo que se ve al ir estirando la cuerda es:
Se trata de una cuerda que tiene un motorcito en un extremo que la hace vibrar y en el otro un pituto para engancharla. El motorcito le imprime a la cuerda una vibración con una frecuencia fija. Al modificar la longitud de la cuerda sujeta en el pituto aparecen ondas estacionarias (Wiki). Esto se logra cuando la longitud de la cuerda es un número entero o semi entero de la longitud de onda correspondiente a la frecuencia de oscilación del motorcito (acá tenemos una versión de ondas estacionarias en una cuerda generadas con un cuchillo eléctrico). Lo que se ve al ir estirando la cuerda es:
También es fácil hacer esta experiencia con la mano. En este caso, la longitud de la cuerda está fija y se modifica la frecuencia de oscilación de la mano:
Resonancias
La aparición de las ondas estacionarias en este sistema se define como resonancia (Wiki).
Si definimos que el sistema está constituido sólo por la cuerda, las resonancias se definen como los estados donde el sistema recibe una máxima transferencia de energía del exterior. Al excluir al motorcito o al cuchillo eléctrico o a la mano, los estados resonantes del sistema "cuerda" ocurren cuando estos dispositivos le transfieren al sistema, la cuerda, la máxima energía posible.
Ahora, si incluimos a estos dispositivos en el sistema, el estado resonante aparece cuando el sistema mismo adquiere cierta configuración que provoca una resonancia. En el caso de que el sistema se defina como la cuerda y el motorcito, la configuración resonante se consigue variando la longitud de la cuerda. En el caso de que el sistema sea la cuerda y la mano, la configuración resonante se obtiene variando la frecuencia de oscilación de la mano.
Con este ejemplo de la cuerda oscilante podemos ver los efectos que tienen los estados resonantes sobre un sistema simple. Ahora bien, lo notable de esto es que la dinámica intrínseca de sistemas complejos también tienen estados resonantes. Y algunos de dichos estados se pueden encender con perturbaciones mínimas del sistema.
El colapso del Puente de Tacoma Narrows
Tenemos entonces que un sistema puede llegar a estados resonantes ante pequeñas variaciones internas. Dichos estados resonantes pueden ser constructivos o destructivos; buenos o malos para el desarrollo del sistema. Por ello es conveniente incentivar en el sistema las resonancias constructivas y, especial y cuidadosamente, evitar las resonancias destructivas.
Algunos ejemplos constructivos de estados resonantes de un sistema son las notas en un instrumento musical, la sintonización de una emisora de radio o de televisión... etc.
Algunos ejemplos constructivos de estados resonantes de un sistema son las notas en un instrumento musical, la sintonización de una emisora de radio o de televisión... etc.
Para un ejemplo destructivo de un estado resonante tomemos uno espectacular: el colapso del puente de Tacoma Narrows (Wiki):
El puente estaba preparado, dicen, para resistir vientos de 200km/h. Sin embargo un viento de 60 km/h encendió un estado resonante que lo colapsó.
El puente se destruyó porque no se implementaron las estructuras necesarias para romper los posibles estados resonantes provocados por el viento (Otro video).
El puente se destruyó porque no se implementaron las estructuras necesarias para romper los posibles estados resonantes provocados por el viento (Otro video).
¿Y entonces?
La suerte del primer puente de Tocoma Narrows es una muestra de que cuando no se opera sobre un sistema para romper sus posibles resonancias destructivas, el sistema puede colapsar aun ante pequeñas perturbaciones.
- Luis Bruschtein: Saqueos. Página 12.
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