Vesprada de pluja, llamps a la llunyania; el meu pare compta lentament «un, dos, tres…» i sentim un tro eixordador. «Aquell ha caigut a un quilòmetre», sentencia. No sabria dir què em semblava més fascinant, si el soroll que arribava als meus sentits infantils o aquell endevinar com d’oracle. El famós Leonard Euler ho explica a la jove de quinze anys Federica Carlota de Brandenburg-Schwedt en les seues Cartes a una princesa alemanya. «Sa altesa deu haver observat sovint que el baluern del tro arriba a les nostres oïdes una mica després que la visió del llamp, i és així que se’n pot estimar la distància.» «Si fora possible sentir a Berlín un canó disparat a Magdeburg, el so tardaria 7 minuts a arribar.» Aquest fenomen ens ajuda a entendre la naturalesa del so, com una propagació des de la font sonora a cau d’orella del receptor. Però què es transmet exactament? I com?
En un estadi de futbol on el públic executa «l’ona», veiem que les persones alcen els braços i, en abaixar-los, els eleven les persones contigües, i així successivament. Això és una ona: transmissió d’una pertorbació (apujar i abaixar els braços) sense desplaçament de matèria (les persones no es mouen del seu lloc).
«Si la nostra oïda fora sensible a sons amb freqüència inferior a 20 Hz, sentiríem les fulles i les branques en els arbres oscil·lant amb la brisa»
Polse la corda d’una guitarra, pegue un colp a la taula, una mosca mou les ales. En tots els casos hi ha alguna cosa que vibra i que és l’origen del so. Les vibracions de la font es transmeten en totes direccions a l’aire circumdant més pròxim, que es comprimeix i descomprimeix i transmet la vibració a l’aire contigu, etc. Suposem que alineem unes deu persones, l’una al costat de l’altra, muscle amb muscle. Algú (l’objecte que vibra) pega una espenta al primer, que transmetrà l’espenta al següent, i així fins que l’últim (la nostra oïda) el rep. De fet, les vibracions propagades per l’aire o altres mitjans (fluids o sòlids, recordem el joc del telèfon de gots units per un fil tibant), es transmeten al nostre timpà. A partir d’ací, passen al sofisticat sistema auditiu humà, capaç de distingir diferències de pressió tan petites com 200 bilionèsimes d’atmosfera (respecte al valor mitjà d’1 atmosfera) equivalent a l’impacte d’una petita agulla contra el terra. Quan l’ona acústica arriba a una barrera com una paret, en part es reflecteix. Si la distància és gran discernim el so original del reflectit (eco); si és petita, patim la molesta reverberació.
En resum, perquè hi haja so, ha d’haver-hi una font vibrant, un medi transmissor que propaga la vibració a una certa velocitat (res de sentir explosions en l’espai interestel·lar d’una certa ciència-ficció) i un receptor que, en arribar l’ona, es posa en vibració. Si les ales de mosca oscil·len 200 vegades en un segon (200 Hz), l’ona sonora i també el nostre timpà ho faran a aquesta freqüència. Diferent de la d’un colibrí (50 Hz, més greu) o d’un mosquit (800 Hz, més agut). Si la nostra oïda fora sensible a sons amb freqüència inferior a 20 Hz, sentiríem les fulles i les branques en els arbres oscil·lant amb la brisa, la nostra mà en saludar dient adeu, o l’oscil·lació de la batuta de la directora superposada com un brunzit al so de l’orquestra.
Pocs símils resulten tan didàctics i alhora poètics com el que Diògenes Laerci (III dC) va atribuir a Zenó de Cition (III aC) i que han elaborat des de Vitruvi fins al mateix Einstein: «Que el sentir es fa ferint l’aire que media entre qui parla i qui sent, la qual cosa es fa circularment i amb ondulacions, fins que arriba a les orelles; de la mateixa manera que oneja per cercles l’aigua d’un estany quan hi llancem una pedra».
Atreveix-te:
A) Cobreix un bol amb una làmina de plàstic de cuina tibada (timpà) i escampa sal per damunt. Colpeja un tambor o acosta un altaveu amb música a una certa distància del bol, sense contacte directe: els salts de la sal evidencien que les vibracions es transmeten per l’aire.
B) Fixa l’extrem d’una molla gran de plàstic de joguet i estira-la amb la mà sobre una taula, sense tibar-la massa. Fes un vaivé ràpid amb la mà en la direcció de la molla (ona longitudinal). Provocaràs una compressió de les espires que es transmet al llarg de la molla (pols) similar a les de l’aire propagant el so. Aquest pols es reflecteix en els extrems (eco). Mesura la longitud L de la molla i el temps T de diverses (N) anades i tornades, i dedueix la velocitat de les ones en la molla (v = NL ⁄ T).
Continua experimentant amb la demo 8 de la Col·lecció de Demostracions de Física de la Universitat de València. http://go.uv.es/ferrerch/ondasmuelle
