Ondas estacionarias

Un tipo de onda importante para nosotros es la onda estacionaria. Las ondas estacionarias están presentes en los instrumentos musicales, y son la forma en que el instrumento produce el sonido de la frecuencia correcta (o tono, el término utilizado en la música). Las ondas estacionarias no se desplazan, porque están confinadas en el instrumento. Por ejemplo, en un instrumento de cuerda, como una guitarra o un violín, toda la cuerda vibra, pero la onda no se desplaza porque está atrapada en la cuerda, y ésta tiene unos extremos (donde está sujeta al instrumento, o sujetada por el dedo del músico). Como los extremos están fijos, la amplitud en estos puntos tiene que ser cero, pero la amplitud en el centro de la cuerda puede cambiar. Esto limita las longitudes de onda posibles de la cuerda. Las propiedades de la cuerda, como su masa/longitud y su tensión, determinarán la velocidad, y la frecuencia se determina a partir de la combinación de la longitud de onda y la velocidad.

Harmónicos, o frecuencias de ondas estacionarias, en una cuerda.

¿Qué significa la velocidad? La onda estacionaria proviene de la onda que viaja por la cuerda, reflejándose en los extremos fijos, invirtiendo la dirección, reflejándose de nuevo… cuando la frecuencia/longitud de onda/velocidad coinciden, las reflexiones de la onda se refuerzan entre sí, o interfieren constructivamente, lo que se llama resonancia. La resonancia describe generalmente una vibración que se ve reforzada por las propiedades particulares del entorno porque coincide con sus frecuencias naturales. Cuando las ondas con una longitud de onda incorrecta rebotan, provocan una interferencia destructiva consigo mismas. El resultado es que la cuerda puede vibrar fácilmente en sus frecuencias naturales y resonantes, pero no puede vibrar realmente en otras frecuencias porque esas ondas se anulan. Por ejemplo, un arpa (un instrumento con muchas cuerdas) se reirá contigo, porque algunas de las cuerdas coincidirán con algunas de las frecuencias de tu risa y empezarán a resonar, creando ondas sonoras en el aire. Aquí tienes un vídeo de 1 minuto en el que se utiliza la resonancia para romper un vaso. Aquí hay un vídeo increíble que muestra la localización de las ondas estacionarias bidimensionales utilizando placas de metal y el arco de un violín.