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Experimentos cientificos de Sabado por la mañana: Flotando en el sonido

Un interesante articulo publicado por Boing Boing – Saturday Morning Science Experiment: Floating on Sound
Acá podrás revisar la traducción al castellano (Con algunas notas de mi parte, ya que contiene algunas cosas mal explicadas por el articulo original).

¿Quieres escuchar el sonido mas molesto del mundo? ¿Y que tal si ese sonido tan molesto es capaz de levitar objetos? La “levitación acústica” toma sonido muy intenso y los apunta hacia un objeto, produciendo una onda estacionaria —una onda de sonido que parece vibrar en un mismo punto en lugar de alejarse de un punto como lo hace el sonido normalmente. (En realidad, de acuerdo a lo que se ve en el experimento, se emiten 2 3 señales donde el objeto se encuentra en medio, provocando así una onda estacionaria de mayor nivel en el centro de estos rayos).

La ondas estacionarias normales con relativamente poderosas. Por ejemplo, una onda estacionaria en un ducto de ventilación puede producir la acumulación de polvo en los lugares donde se producen los nodos de esta onda. Una onda estacionaria que reverbera en una habitación puede causar que los objetos a su paso vibren (estos vibran de mayor manera en los nodos de esta onda estacionaria). La ondas estacionarias de baja frecuencia también pueden causar que las personas se sientan nerviosas o desorientadas — en algunos casos, las personas que vivían en edificios donde se encontraba este fenómeno, mencionaban que estaban “embrujados” (A modo de experiencia personal, en terreno es muy difícil detectar este tipo de problemas, y requiere mas de una visita poder identificarlos. Algunas veces son efectos muy sutiles como que se tapen levemente los oídos, y en gran parte los efectos se ven aumentados cuando se cierran puertas y ventanas tal cual lo harían los dueños de casa al dormir).

Los altos nieles generados para este experimento pueden realmente crear “bolsas” de aire lo suficientemente fuertes para generar resistencia a la gravedad. (Desde mi puntos de vista, la cantidad de fuerza generada por este tipo de fenómenos es menor, ya que, como se ve en el propio video, la fuerza es solo capaz de levantar objetos muy pequeños y livianos como esponjas o vasos de café. Seria demasiada la energía necesaria para poder mover un objeto de mayor tamaño como por ejemplo un lápiz). Este”levitador acústico” fue diseñado por el físico David Deak en 1987 (que emoción, yo ya tenia 6 años) para ayudar a la NASA a simular, en la tierra, el ambiente de baja gravedad en estaciones espaciales.

Realmente un muy buen articulo, pero parece un poco exagerado a ratos. De hecho, pueden revisar en los comentarios del propio video del Dr Deak donde explica la manera que se realizo el experimento:

Ingles:
The 12 inch cubed plexiglas Helmholtz Resonant Cavity has 3 speakers attached to the cube by aluminium acoustic waveguides.
By applying a continuous resonant(600Hertz) sound wave, and by adjusting the amplitude and phase relationship amongst the 3 speakers; I was able to control levitation and movement in all 3 (x,y,z) axis of the ambient space.

Español:
El cubo de 12 pulgadas de plexiglás, que actúa como Resonador de Helmholtz, tiene 3 altavoces unidos al cubo por tubos de aluminio como guía de ondas.
Aplicando un onda continua resonantes (600 Hertz) y ajustando la relacion de amplitud y fase de los 3 altavoces, fui capaz de controlar la levitación y el movimiento en los 3 (x,y,z) ejes del espacio.

También termina diciendo

Ingles:
This is not “anti-gravity.” So don’t waste time arguing something pointless.

En español educado:
Esto NO es “anti-gravedad”, asi que no pierdan su tiempo discutiendo algo sin sentido.

Fuentes del articulo:

How Stuff Works: How Acoustic Levitation Works

En Marte nadie podrá escuchar tus gritos

O por lo menos no hasta muy lejos.

Atardecer Marcinao
Atardecer Marcinao

Eso lo explicó en 2006 Amanda Handford de la universidad de Pennsylvania y Lyle Long, profesor de Ingenieria Aeroespacial.

En su paper Computer Simulations of the Propagation of Sound on Mars en 2006 (Simulación computacional de la propagación del sonido en Marte) o el mas reciente The direct simulation of acoustics on Earth, Mars, and Titan en 2009 (Simulación Acústica Directa en la Tierra, Marte y Titan) explica los factores que influyen en que el sonido no se propage muy lejos en la superficie marciana.

“When you breathe in a helium balloon and speak, your voice is a high pitch, assuming you could breathe in carbon dioxide (which is very toxic), your voice would be a lower pitch.”

Cuando respiras helio de un globo, tu voz tendria un tono más agudo, asumiendo que pidieras respirar dioxido de carbono (que es muy toxico),tu voz seria mas grave.

La presion atmosferica de Marte es tan solo de 700 Pascales mientras que en la tierra es de 101.000 pascales y la temperatura en Marte varía desde los -73 ºC (200 K) a 27 ºC (300 K). Tambien la composicion de la atmosfera es muy distinta con 95.3% de Dioxido de carbono, 2.7% Nitrogeno y 1.6% Argon, con trazas de vapor de agua y oxigeno.

Mars_Viking_11h016

En la Tierra, un grito podria ser escuchado hasta 1 kilometro de distancia, mientras que en marte no llegaria más allá de los 15 metros (16 yardas).

The direct simulation of acoustics on Earth, Mars, and Titan

Como hacer bien las cosas: Zaragoza integra al Ruido en su planificacion urbana

Muchos de los problemas actuales de ruido podrían haber sido solucionados fácilmente con una correcta planificación, que va desde la planificación de la municipalidad o comuna, hasta el cambio de ubicación de maquinarias en una empresa.

Zaragoza, Spain. Mary Magdalen Shrine and Cathedral of Nuestra Senora del Pilar (rear).

En España, el Ayuntamiento de Zaragoza considera al ruido como un componente para la planificación de la ciudad, siendo la principal intención mantener los lugares silenciosos de esa misma manera, con medidas que van desde el simple control de velocidad de los vehículos.

El ruido se integra en la planificación urbanística para prevenir las afecciones en las zonas residenciales
Zaragoza

Este es un importante ejemplo a considerar, ya que si se planifica a un largo plazo, seremos capaces de saber que niveles de ruido esperar en cada zona mediante la elaboración de mapas de ruido y podremos mantener la plusvalía de los distintos sectores residenciales e incluso predecir cualquier efecto sobre cambios que se puedan realizar en la ciudad.

Esperemos que en Chile se considere esta situación, ya que el ruido es un contaminante importante para todas las ciudades y no se tiene muchas información al respecto.

Zaragoza - mapa de ruido

En el siguiente enlace podrán ver el mapa de ruido de Zaragoza. Información bastante interesante, con los descriptores LDía y LNoche.

Zaragoza.es: Elaboración del mapa del ruido y Plan de Acción 2009-2015

En España quieren multar a U2 por exceso de ruido

En Barcelo, España, estudian multar al grupo U2 por exceso de ruido durante los periodos de ensayo de la banda.

U2360 Tour Opening - Barcelona

El día 1 de Mayo de 2009 se generaron gran cantidad de quejas por los vecinos de Les Corts, ademas los ensayos de los días anteriores se extendieron hasta medianoche y durante 11 días no tuvieron autorización.

Esta es una noticia interesante, pero del punto de vista de un acústico incompleta, ya que no indica si son Decibeles [dB] en ponderación flat o Decibeles A [dB(A)] o alguna otra medida.

U2360 Tour Opening - Barcelona

Para los que conocen la Ley Chilena (D.S. 146/97 MINSEGPRES), 70 dB(A) permitidos en periodo diurno (entre 7:00 a 21:00 horas en nuestro caso) es equivalente a una Zona Industrial, lo que seria un nivel muy alto de generación de ruido.

[Fuente: LaVanguardia.es – Barcelona estudia multar a U2 por el exceso de ruido en los ensayos]

El experimento de acústica que hacia con mis compañeros de colegio (sin que ellos supieran)

Hace mucho tiempo, recuerdo que en el colegio descubrí algo muy interesante, donde logre experimentar con mis compañeros sin que se dieran cuenta.

curso_gira_de_estudios

Estábamos en clases de los mas tranquilos, haciendo algún trabajo del libro o ejercicios. Recuerdo que el ruido que había en la sala era muy poco, todos estábamos concentrados, pocos hablaban, todos estábamos haciendo algo. En un momento, cuando notaba que todos estaban en silencio, movía una silla o una mesa provocando un ruido que todos escucharan, pero que no asustara (ya había probado ruidos de ese tipo). Esta pequeña alteración provocaba que todos comenzaran a hablar un poco mas fuerte poco a poco, hasta que la profesora (o profesor) no tenia que hacer callar.

Este era mi pequeño experimento grupal secreto. Era muy entretenido ver como un pequeño ruido podía lograr que todos aumentaran sus emisiones de ruido (que hablaran mas fuerte) simplemente haciendo un poco mas de ruido que lo habitual.

Hasta el día de hoy (exactamente hoy, 19 de Junio de 2009), un amigo me comenta sobre el Efecto Lombard.

Descubierto por Étienne Lombard (otorrinolaringólogo y cirujano) en 1909, el Efecto Lombard es la tendencia involuntaria a aumentar el nivel de la voz a medida que aumenta el nivel de ruido que percibimos.

En mi “experimento” era muy parecido a lo que sucede en los coros, que es una especie de retroalimentación (o feedback) en los circuitos electrónico. Un pequeño cambio hacia variar todo y aumentaba el ruido.

Quizás esto de la acústica siempre estubo en mi cabeza, pero no supe de que se trataba hasta hoydia.

El cerebro reduce el ruido externo cuando estamos concentrados

Nuevos etudios demuestran que en el cerebro existe un sofisticado mecanismo que cumple un rol fundamental durante las tareas que requieren mucha concentración. También indican que una mal funcionamiento de nuestro cerebro asociado a esto puede producir esquizofrenia.

Woman using mobile phone, side view

La Dra. Hellen Barbas de la Universidad de Boston explica que:

“The ability to keep track of information and one’s actions from moment to moment is necessary to accomplish even the simple tasks of everyday life, equally important is the ability to focus on relevant information and ignore noise .”

En castellano

“La habilidad de retener información y acciones de un momento a otro, es necesaria para lograr hasta las tareas mas simple de nuestra vida diaria, esto es igual de relevante que nuestra habilidad ara concentrarnos en la información e ignorar el ruido.”

corteza prefrontal dorso lateral (en ingles dorsolateral prefrontal cortex o DLPFC) – corteza singulada anterior (en ingles anterior cingulated cortex o ACC)

Diagram of human head

La corteza prefrontal dorsolateral (en ingles dorsolateral prefrontal cortex o DLPFC) y la cortaza singulada anterior (en ingles anterior cingulated cortex o ACC) son parte importante en este proceso, donde las observaciones en primates indican que la corteza Singulada Anterior tiene un importante impacto en la reducción del ruido, también se le asocia a la esquizofrenia, donde este sector del cerebro no funciona correctamente y no es capaz de generar el “silencio” necesario.

Un interesante articulo para ver la relación de nuestro cerebro y la necesidad de generar espacio con un nivel de ruido de acuerdo a las tareas que ejecutamos.

Articulo Original: Brain Mechanism Recruited To Reduce Noise During Challenging Tasks

El ruido puede estar matando a los peces

De acuerdo a un estudio, el ruido generado por el hombre podría tener el potencial del afectar la vida de los animales acuáticos.

Young Girl Looking at Shark Swimming in Aquarium

Los efectos que posiblemente son atribuibles a esto son la perdida de audición, un aumento del nivel de stress que sufren los animales e incluso su reproducción y migración.

El Dr, Arther Popper, de la universidad de Maryland, Estados Unidos, dice:

“Human generated sounds in the marine environment may result in only small shifts in behavior for some animals, but immediate death in others. With the vast increase in production of sound in the marine environment due to human activity such as oil exploration, shipping and construction, the effect of human-generated sounds on the aquatic life becomes a growing issue”.

En castellano

“El ruido generado por el hombre en el mar puede tener como resultado un pequeño cambio de comportamiento en algunos animales,pero puede provocar la muerte inmediata en otros. Con el aumento de la generación de ruido en el mar por actividades humanas como la exploración por petroleo, la navegación y construcción, el efecto de este sobre la fauna marina se convierte en un problema en aumento.

Cargo ship in harbour

Los animales del ocenao utilizan el sonido para comunicarse y obtener información de su entorno. A diferencia de los animales en tierra, que desarrollan un refinado sentido de la vision, los animales en el agua tiene un agudo sentido de la audicion, lo que les permite tener una vista en 3 dimensiones que va mucho mas halla del campo visual, por lo que su cualquier alteracion de su ambiente puede ser de un impacto determinante en la vida de las especies marinas.

National Whale Day Celebrated As Whale Watching Season Gets Underway

Notica Original (en ingles): Human-generated Sounds May Be Killing Fish

Como funciona: La cancelación de ruido

Muchos productos ofrecen la maravillosa Cancelación de ruido, pero mucho cuidado, ya que algunos solo atenuan el ruido y no ocupan realmente ningún principio de cancelación.

La primera patente se dio en 1934 donde se describe como cancelar una señal sinusoidal en un ducto.

Primera Patente Cancelacion
Primera Patente Cancelación

¿Pero como se supone que funciona?

Un ejemplo simple de como funciona es el siguiente:

Señal Original
Señal Original

Si realizamos la inversión de fase, tendremos una señal idéntica, en termino de componentes de frecuencia, pero invertida en fase (como si los máximos fueran minimos, y los minimos máximos)

Señal Procesada
Señal Procesada

Cuando realizamos la suma de estas señales, obtenemos lo siguiente

Suma de Señales
Suma de Señales

Por lo tanto, y en teoría, eliminamos completamente el ruido, quedando la señal en 0, pero como no todo el mundo genera señales sinusoidales (de hecho el único instrumento que produce lo mas similar a un tono puro, es la flauta dulce).

Para lograr esto, debemos emitir la señal procesada de alguna manera, preferentemente por un altavoz que tenga la misma potencia que la señal que deseamos cancelar.

El problema, es que esta inversión de fase es imposible de obtener en la realidad, ya que debemos pasar por una serie de transductores que agregan un retraso a la señal, lo que hace que tengamos un desfase de tiempo, siendo absolutamente inútil nuestra cancelación.

Es por esto, que el cambio de fase se realiza mediante digitalización de la señal, la cual es luego atrasada (en tiempo) y reproducida.

Cancelacion de Ruido - HowStuffWork
Cancelacion de Ruido - HowStuffWork

Pero es posible obtener excelentes resultados en frecuencias bajas, ya que estas son muy estables y no varían bruscamente, por lo que podemos capturar la señal, vemos cual es su frecuencia, desfasamos la señal en tiempo y la reproducimos. Incluso un sistema muy rudimentario seria grabar la señal y reproducirla invertida, con un tiempo de retraso que seria el tiempo que se demora una onda de sonido (a 344 m/s) en recorrer la distancia entre el micrófono y el altavoz donde emitimos.

Esto cancelaría las señales estables en el tiempo, lo que se traduce a que básicamente cancelaríamos las bajas frecuencias.

Falsas Cancelaciones

Existen sistemas que se promocionan con “Cancelación de Ruido”, pero la verdad es que simplemente ofrecen una aislación frente al ruido externo. Es como taparte los oidos y que en la punta de los dedos tuvieras altavoces. Funciona, es cierto, pero no es lo que te vendieron.

En general, estos sistema son activos, lo que quiere decir que utilizan energía (ej. alimentación externa con baterías)

PREGUNTAS (pueden hacer las suyas en los comentarios y tratare de responderlas aqui).

¿Por que el ruido no se cancela completamente?

Como las señales son mas complejas, no es totalmente posible realizar una cancelación total, primero dado por que el sonido se transmite por el aire y por las estructuras, haciendo muy difícil predecir por donde pasara y que amplitud (en pascales) tendrá en el lugar que nos interesa. Es por esto que no podemos generar el silencio absoluto.

EXPERIMENTO

Un experimento practico que puedes realizar es con los altavoces de tu casa.

Reproduce algún archivo que tenga una señal sinusoidal, podría ser entre los 50 a 100 Hz (longitud de onda entre 60 y 30 cm respectivamente).

Luego cambia la polaridad de uno de los altavoces, cambiando las conexiones en la parte de atrás (donde va el rojo, pon el negro, donde va el negro, por en rojo, esto no debería dañar tus parlantes, pero si lo hace no me eches la culpa a mi).

Luego apunta los parlantes hacia ti, y aléjate poco a poco… en algún momento sentirás que baja drásticamente el nivel que estabas escuchando.

Ahí estas en un punto de cancelación de ruido.

Esto sucede mucho mas veces de lo que crees, ya que en las mesas de audio profesional, siempre encontraras un botón para invertir la fase de la señal, ya que si ubicas muchos micrófonos cerca de una fuente de sonido estos micrófonos en algún momento podrán captar justo señales invertidas, las que son notorias en las grabaciones.

Invertir Fase Sony Vegas
Invertir Fase Sony Vegas

Lo valioso, lo malo y lo extraño

Este sitio, desde hoy,  nos dedicaremos a noticias e información de interés sobre una de los mas importantes contaminantes desde que nació la revolución industrial

Ruido
Ruido

Esto en el Día Internacional del Medio Ambiente (5 de Junio) que se celebra desde 1972, gracias a la Asamblea General de Naciones Unidas.

Esperamos contar con sus comentarios y tener excelentes noticias en todo ambito del ruido, el sonido, la acustica y las vibraciones.