¿Qué es la resonancia?

Desde el punto de vista de la ciencia, la resonancia es un fenómeno físico que tiene lugar cuando se ejerce una fuerza sobre un oscilador, con una frecuencia que coincide con la natural del propio sistema oscilante.

Un ejemplo muy sencillo, común y próximo lo tenemos en el parque. En el columpio y la forma en la que columpiamos a nuestros hijos, cuando éstos son pequeños.

Columpiando a los hijos

Observe que se trata de un fenómeno que no se produce porque la fuerza aplicada sea muy grande, sino porque se aplica con la misma frecuencia que tiene el oscilador y, además, en el lugar adecuado.

De forma fácil se puede observar que, aunque es necesario suministrar energía para mantener en movimiento el columpio, esto no es suficiente. El aporte de energía no puede ser realizado de cualquier forma.

Si empujamos en un momento inadecuado puede resultar inoperante o incluso frenarlo.

Es preciso que se la proporcionemos en el momento oportuno (por ejemplo el más alto) y que nos acoplemos a su ritmo oscilatorio.

De esta forma, sólo tendremos que empujarlo de vez en cuando para mantener su amplitud, si no queremos que ésta aumente de forma peligrosa o que termine parado.

Todos los fenómenos oscilatorios (que son muchísimos) son susceptibles de presentar resonancia: péndulos, cuando saltamos en una cama elástica, copas de vino, láseres, reactores nucleares, metrónomos, cuando hacemos vibrar un coche para moverlo hacia un lado, etcétera.

En todos ellos la fuerza que ejercemos no es muy grande, pero lo hacemos de forma resonante, por lo que el efecto es espectacular. Como hacemos cuando columpiamos a nuestro hijo.

O columpiándose ellos solos

O como lo hacen ellos mismos, cuando ya son algo mayores. Que saben impulsarse y compensar las pérdidas de energía que se producen por rozamiento, de forma intuitiva.

Vean lo que hacen. Estiran las piernas y se ponen de puntillas (así elevan su centro de masa) y se dejan caer para encogerlas en el punto más bajo (así bajan su centro de masa) y volverlas a estirar en el punto más alto de la trayectoria, para ganar más altura.

De esta forma entregan energía al columpio con la misma frecuencia con la que éste oscila. Si entregan la misma energía que se ha disipado en la oscilación, mantienen el columpio en movimiento con la misma amplitud.

Si aportan más de la que se ha disipado entonces aumentará la amplitud del movimiento del columpio. En estos casos se pueden producir daños en el oscilador que perjudiquen su estructura interna o, incluso, que produzcan su rotura.

Efectos resonantes secundarios no siempre deseables

Les invito que vean cómo el profesor David Goodstein del CIT (California Institute of Technology) rompía en 1985, ante sus alumnos, un vaso de precipitado.






O como una aguda nota hace vibrar y por último romper una copa.






O la soprano Ainhoa Arteta rompía también, en directo y a pulmón, en un estudio de televisión otra copa.

O indeseables

Entre estos otros podemos citar el desagradable ruidito que, a veces, oímos en nuestro coche, y que sólo se produce cuando vamos a una determinada velocidad.

Exactamente la que genera una vibración en el motor, cuya frecuencia coincide con la natural de la pieza suelta.

Un auténtico quebradero de cabeza para el mecánico, el localizarlo. Por este motivo, las partes giratorias de las máquinas deben estar equilibradas y aisladas.

Para que no vibren y puedan entrar en resonancia, generando ruidos molestos (como los generados en los coches o en las casas).

Aunque a veces los posibles daños pueden ser mayores, como cuando las formaciones militares cruzan un puente marcando el paso.

Sabido es que el oficial al mando ordena romper el paso cuando lo cruzan.

O lo que pasó con el famoso puente de Tacoma. Que dejaremos para una próxima entrega.

Claro que no siempre las vibraciones resonantes son perjudiciales. A veces son deseables

Efectos resonantes secundarios deseables

Uno de ellos es el caso del columpio ya analizado. Otro es el de la caja de la guitarra, que está diseñada de forma que la frecuencia de las cuerdas se acople con la del aire que vibra dentro de la caja y así aumentar la intensidad del sonido.

O el caso de los insectos. Algunos de ellos llegan a mover sus alas ciento veinte (120) veces por segundo, algo energéticamente imposible para ellos.

¿Cómo es entonces que lo consiguen? Pues por resonancia.

En realidad sólo envían tres (3) impulsos nerviosos cada segundo. Ahora, de forma resonante y continuada, hasta alcanzar la velocidad necesaria para mantenerse e impulsarse.