Il·lustració: Hugo Salais
En 1831, un grup de 74 soldats que tornava a la seua caserna marcant el pas va provocar el col·lapse del pont suspès de Broughton, prop de Manchester. L’obligació de trencar el pas en creuar els ponts no va impedir que en 1850 caiguera el d’Angers (França) i provocara la mort de 226 persones. El col·lapse d’un pont a causa de la cadència dels passos dels qui el travessen forma part de l’anecdotari de l’alumnat de física. Potser no tant del d’enginyeria: el 20 de juny de 2000, cinc dies després de la seua inauguració, el Millennium Bridge de Londres va tancar-se al públic per les preocupants oscil·lacions que produïa el pas dels vianants.
Una situació quotidiana: amb el cotxe parat i el motor al ralentí, sentim la vibració de la guantera. Accelerem una mica, augmentant les revolucions del motor i ara el que vibra és una peça del retrovisor. Si el motor transmet la vibració a tot el cotxe, per què no vibra tot? Cada objecte té unes certes freqüències pròpies, amb les quals oscil·la de manera natural. Si apliquem a l’objecte una força amb aquella mateixa freqüència, aconseguim que vibre amb la màxima amplitud (ressonància). Si l’obliguem a oscil·lar amb freqüències diferents a les pròpies, ni s’immuta. Recorde un concert en què un plafó del sostre vibrava escandalosament cada vegada que la pianista tocava certa tecla (nota musical). Solament aquell objecte, de tots els presents, tenia una freqüència (de ressonància) que, mala sort, coincidia amb un dels sons emesos pel piano.
Recordem les nostres experiències infantils amb el gronxador. La frustració de no saber moure’ns al ritme adequat i anar repetint «m’engrunses?». És a dir: m’espentes a aquell ritme que farà que el gronxador oscil·le amb gran amplitud i em divertisca? Si el ritme no és el correcte, el gronxador es pararà, com ho farà també el bressol que gronxem. I és que les freqüències pròpies de cada objecte són les que són. Aquella amb què oscil·len les branques d’un arbre és menor que la de les fulles. La de les ales del colibrí (50 Hz o vaivens per segon), menor que la d’un borinot (200 Hz). La freqüència més baixa de l’última corda de la guitarra (82 Hz), menor que la de la primera (330 Hz). I com la llegenda atribueix a Pitàgores: cada martell de ferrer produeix, en percudir-lo, un so de diferent freqüència, a causa, en part, de les seues dimensions.
Moltes aplicacions tecnològiques (làsers, RMN, microscopi de força atòmica, AFM) i fenòmens diversos es basen en el concepte de ressonància. La freqüència a què treballa un martell pneumàtic és pròxima a la pròpia de la mà que el subjecta, que vibra amb la màxima amplitud (ressona) i causa un risc laboral. Els sons més greus que arriben a la nostra oïda ressonen en l’extrem més gruixut de la membrana basilar, en la còclea, i els aguts en l’extrem més fi; amb la informació d’aquella localització transmesa pel nervi acústic, el cervell genera la sensació sonora.
Molt important: en ressonància, encara que la força que es transmet a l’objecte siga relativament petita, en fer-ho amb la freqüència adequada, aquest oscil·la amb gran amplitud. D’ací el trencament d’una copa de vidre quan l’exposem a un so de la mateixa freqüència que produeix la copa en percudir-la, o les oscil·lacions i col·lapse d’un pont pels passos dels qui el travessen. Hi ha qui diu practicar «espiritisme» amb penjollets que oscil·len tots sols, quan és la seua mà la que, imperceptiblement, els mou en ressonància.
En 2011 es va evacuar un centre comercial de 39 pisos a Seül per les enormes oscil·lacions que provocaven, pel que sembla, disset practicants de tae-bo (entre taekwondo i boxa). Per què no els va dir ningú que canviaren de ritme?
ATREVEIX-TE:
D’una vareta (punxa, boli, etc.) pengem dos pèndols de diferent longitud, usant dos clips i fil. Per exemple, un de 18 cm i l’altre de 30 cm de longitud.
A) Subjectant la vareta, desvia una mica el pèndol llarg i fixa’t en el ritme de la seua oscil·lació. Ara fes oscil·lar la vareta amb la mà intentant reproduir i mantenir aquest mateix ritme: només oscil·la el pèndol llarg, fins i tot amb gran amplitud; el curt, molt poc o res.
B) Repetim el mateix amb el pèndol curt, que té una freqüència major (un vaivé més breu). Ara és el llarg el que no es mou, i el curt oscil·la amb gran amplitud. Els dos pèndols pengen de la mateixa vareta que posem a oscil·lar, però depenent de la freqüència de la nostra mà, provoquem l’oscil·lació d’un pèndol o l’altre.
Continua experimentant amb la demo 35 de la «Col·lecció de demostracions de física» de la Universitat de València. http://go.uv.es/ferrerch/resonancia
