15.1.3: Otros efectos acústicos

Como vimos en el Capítulo 11 sobre instrumentos de cuerda, la ecuación para los modos de frecuencia Helmholtz dentro de un contenedor rectangular con altura\(H\), largo\(L\) y ancho\(W\) es\(f_{n,l,m} = v/2 ((n/L)^{2}+(l/H)^{2}+(m/W)^{2})^{1/2}\). Aquí\(v\) está la velocidad del sonido en el aire y\(n,\: l,\) y\(m\) son los números de modo. Para un conjunto dado de números de modo habrá ondas estacionarias en el contenedor. Se pueden escuchar ondas estacionarias cuando canta en una cabina de ducha rectangular. Párese en la cabina de ducha y, comenzando con un tono bajo, aumente gradualmente el tono. Encontrarás ciertas notas que suenan más fuerte; estas son las ondas estacionarias para ese recinto. En un auditorio rectangular la posibilidad de ondas estacionarias da como resultado dos problemas. Para una pieza musical se potenciarán ciertas notas mientras que otras no. Puedes explorar estos modos en este Applet de simulación de modos de caja (fíjate que puedes agarrar y rotar la caja para ver diferentes modos desde diferentes ángulos).

Un segundo problema cuando hay ondas estacionarias es la ocurrencia de nodos y antinodos. A menudo puedes detectar estos nodos moviendo la cabeza ligeramente hacia la izquierda o hacia la derecha en una habitación donde hay paredes paralelas y algo de ruido ambiental; notarás que el sonido cambia un poco a medida que mueves la cabeza. Un oyente sentado en un nodo escucha menos de esa frecuencia mientras que un oyente en un antinodo escucha más. Es posible que hayas notado que los auditorios no son perfectamente cuadrados sino que tienen pisos y techos inclinados y paredes en ángulo con respecto al escenario como se ve en la imagen de abajo del Salón Ríos Reyna en Caracas, Venezuela. Esto es en parte para eliminar o reducir las ondas estacionarias. Sin embargo, los efectos de una habitación no rectangular sobre el sonido reflejado pueden ser complicados e impredecibles. Como resultado, el diseño acústico sigue siendo algo así como un arte.

Figura\(\PageIndex{1}\)

Las salas de conciertos de nueva construcción pueden construirse con pisos flotantes, montados sobre resortes y amortiguadores para aislar el espacio de las vibraciones externas. Las paredes y techos también pueden aislarse del entorno utilizando conectores aislantes acústicamente para unirlos a paredes y techos externos. Esta construcción de 'caja dentro de una caja' reduce en gran medida la interferencia del ruido externo.

Si el edificio ya está en su lugar, puede ser posible mejorar el sonido y eliminar al menos algunas de las ondas estacionarias mediante el uso de barreras absorbentes de varios tamaños y formas. Recordemos del Capítulo 7 que, aunque el sonido obedece a la ley de la reflexión, si la superficie presenta irregularidades del mismo tamaño que la longitud de onda la reflexión será difusa en lugar de especular. Obviamente objetos como candelabros, asientos y luces también interactuarán con longitudes de onda de sonido del mismo tamaño provocando una reflexión difusa. La reflexión difusa tiende a ayudar a prevenir las ondas estacionarias y los puntos muertos.

Si bien no se sabe si el Echea de Marco Vitruvio Pollio en realidad reforzó el sonido de las voces del actor en el escenario, hoy en día se utiliza un tipo similar de cavidad de resonancia para reducir el sonido no deseado de los ventiladores en los conductos de aire. Si una cavidad de resonancia está unida a un conducto de aire y tiene una frecuencia de resonancia justo por debajo de la frecuencia del ventilador, la cavidad producirá una onda de sonido exactamente desfasada del sonido del ventilador. Esto tiende a cancelar el ruido no deseado del ventilador.

Como ayuda final para llevar el sonido del escenario de una sala de conciertos a los oyentes, a menudo se usa una concha orquestal o de banda. Como vimos en el Capítulo 7, las ondas emitidas desde el punto focal de un espejo cóncavo se reflejan hacia afuera en haces paralelos. Una concha de orquesta es la mitad de un espejo parabólico cóncavo. La orquesta o banda actúa en o cerca del punto focal de la superficie curva y la superficie proyecta los sonidos incluso en caminos paralelos a la audiencia. Estas conchas se pueden utilizar en interiores o, como en la imagen de abajo, en el exterior.

Figura\(\PageIndex{2}\)