Aplicaciones de la resonancia

La resonancia es un fenómeno que se produce cuando un cuerpo capaz de vibrar es sometido a la acción de una fuerza externa periódica. Si el periodo de la fuerza externa coincide con el periodo de vibración de dicho cuerpo, el cuerpo vibra aumentando de forma progresiva la amplitud del movimiento. Los objetos solo pueden entrar en resonancia a su frecuencia natural.

La resonancia tiene muchas aplicaciones prácticas, aquí tenéis algunos ejemplos:

– Audición.

El fenómeno de la audición está íntimamente relacionado con la resonancia. La audición es la percepción  de las ondas sonoras que se propagan por el espacio y llegan a nuestras orejas, que las transmiten por los conductos auditivos externos hasta que chocan con el tímpano, haciéndolo vibrar.

El oído humano está formado por unas fibras, preparadas para resonar cuando le llegan sonidos cuya frecuencia esté comprendida entre los 20000 HZ y los 20 Hz, que son las frecuencias  audibles para el ser humano.

Cuando un sonido llega a nuestro oído, el tímpano vibra y lo transmite a la cadena de huesecillos del oído medio (martillo, yunque y estribo) hasta llegar al caracol, donde sólo vibran las fibras que puede entrar en resonancia con el tono o frecuencia del sonido recibido. Los estímulos recogidos por las fibras producen diferencias de potencial que varían con el ritmo de la onda sonora recibida. Estas diferencias de potencial dan lugar a corrientes eléctricas que llegan al cerebro a través de los nervios.

– Resonancia musical.

Un ejemplo que  pone de manifiesto el fenómeno de resonancia es el siguiente. Utilizando dos diapasones idénticos, y próximos el uno al otro se observa que al hacer vibrar uno de ellos el otro comienza a vibrar eso se debe a que al ser idénticos vibran con la misma frecuencia y por tanto están en resonancia.

Muchos instrumentos musicales se diseñan con cavidades resonantes para producir variedad de sonidos. Acoplando una cavidad resonante se genera una onda que es percibida por nuestro oído o por un micrófono.

Tiene especial importancia las cajas resonantes en instrumentos de cuerda. La forma y tamaño de estas son determinantes para que sus frecuencias naturales estén comprendidas dentro de la banda de frecuencias que se quiere reforzar.

Los instrumentos de viento, por ejemplo las trompetas no suenan de cualquier forma, para que al soplar emitan una nota se tiene que cumplir que la vibración de los labios tengan una frecuencia capaz de producir resonancia con el aire que hay en el interior del tubo.

– Resonancia de las moléculas de agua.

Este fenómeno se utiliza para calentar alimentos en los hornos llamados microondas.

El funcionamiento de un horno microondas se basa en la vibración de las moléculas de agua al ser excitadas por un campo electromagnético debido a que se trata de una molécula polar. 

La molécula de agua entra en resonancia con una frecuencia de una onda electromagnética de 2450 MHz, de manera que se pone a vibrar alrededor de su posición inicial causando una fricción o rozamiento y por tanto un calentamiento de los alimentos. Recordar que todos los alimentos en su composición tienen un elevado porcentaje de agua. Si un alimento no contiene agua no se calienta, por eso un plato vacío no se calienta.

– Resonancia eléctrica.

En los receptores de radio permite al oyente percibir con claridad las señales de radio, cuando se sintoniza una determinada frecuencia. En el caso de las emisoras de FM los rangos de frecuencia varian entre 88 y 108 MHz.

Se utilizan circuitos resonantes o LC, formados por una bobina L y un condensador C. El circuito es un oscilador que transfiere energía del condensador hasta el campo magnético de la bobina i viceversa. A una determinada frecuencia el circuito entra en resonancia eléctrica.

La relación entre tensión e intensidad permitirá conocer la impedancia del circuito. Se observa que para una frecuencia dada (frecuencia de resonancia) la impedancia es mínima, o lo que es lo mismo, ante una tensión aplicada la intensidad es máxima.

 

–Resonancia magnética nuclear (RMN).

Es un examen medico no invasivo. Es una técnica que utiliza imanes y ondas de radio potentes para crear imágenes del cuerpo. No se emplea radiación (rayos X).

Se coloca al paciente dentro de un electroimán muy potente. Se le envía una onda de radio que entra en resonancia con los protones del hidrógeno, que están presente en todos los tejidos del cuerpo humano. Se interrumpe la onda y los protones vuelven a su estado natural emitiendo una señal que es recibida y utilizada para reconstruir una imagen del interior del paciente.

La resonancia magnética crea imágenes detalladas de los órganos, tejidos blandos, huesos y prácticamente toda la estructura interna del paciente.