Escuela de Rock: La física de las ondas en las cuerdas de la guitarra


El ejemplo de la banda elástica de hecho tiene dos nodos: están en los extremos de la banda elástica donde la sostienen los dedos. Solo tenemos media longitud de onda en la onda estacionaria, pero de hecho existe una relación entre la longitud de la banda elástica y el tamaño de la longitud de onda.

Cuerdas de guitarra

Es hora de juntar todas estas ideas y mirar una cuerda de guitarra. Una vez que golpees esa cuerda, se creará una onda estacionaria con un antinodo en el medio y dos nodos en los extremos. A esto se le llama primera onda armónica.

También es posible producir una segunda onda armónica (con un nodo en el medio) e incluso armónicos más altos. Sin embargo, debido a las fuerzas de arrastre sobre la cuerda, estas frecuencias más altas desaparecen con bastante rapidez, de modo que lo que queda es una onda estacionaria que tiene una longitud de onda igual al doble de la longitud de la cuerda.

Pero no se toca la cuerda de una guitarra para ver una onda estacionaria. No, rasgueas la guitarra porque quieres emitir un sonido, tal vez incluso algo de música. Lo que realmente nos importa es la frecuencia de esa cuerda de guitarra oscilante. Usemos algunos valores realistas. Si utiliza la cuerda de más alta frecuencia, podría oscilar a 330 Hz. En términos de notas musicales, esa es una Mi. Supongamos también que la longitud de la cuerda es de 76,5 centímetros (30 pulgadas). De esta longitud de cuerda podemos obtener una longitud de onda de 1,53 metros. Ahora usando v = λfnos encontramos con una velocidad de onda de 504,9 metros por segundo.

¿Qué pasa si quiero tocar una nota G, o 391 Hz, en la misma cuerda? Puedo hacerlo usando mi dedo para empujar la cuerda hacia abajo en el diapasón. Esto efectivamente cambia la longitud de la cuerda y cambia la longitud de onda. Podemos hacer los cálculos y encontrar que con una longitud efectiva de 64,6 centímetros (25,4 pulgadas), la longitud de onda disminuirá lo suficiente como para hacer que la frecuencia aumente a 391 Hz. Si desea una nota de frecuencia aún más alta, simplemente acorte aún más la cuerda.

¿Cómo se hace una nota de guitarra inferior a 330 Hz? No puedes hacerlo con esa misma cuerda. Pero puedes conseguir otra cuerda que tenga la misma longitud pero una mayor densidad lineal, o masa por unidad de longitud, razón por la cual las cuerdas de una guitarra tienen diferentes grosores. Recuerda que podemos cambiar la velocidad de las ondas en la cuerda cambiando las propiedades de la cuerda. A mayor densidad se obtiene una velocidad de onda menor, lo que significa una frecuencia menor. El resto es sólo música.

¿Qué pasa si tu guitarra no suena bien, como si tu nota Mi suena a 325 Hz en lugar de 330 Hz? Puedes resolver este problema afinando tu guitarra. Al final de cada cuerda de guitarra hay una clavija de afinación. Si lo gira, aumentará o disminuirá la tensión de la cuerda. Aumentar la tensión también aumentará la velocidad de la onda en esa cuerda, lo que aumenta la frecuencia. Ahora no sólo tocas la guitarra, eres un guitar hero. Espera, eso es un videojuego. No importa.



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