#LDOnda: Cajas de resonancia

(Esta anotación se publica simultáneamente en Naukas)

Cajas de resonancia

Longitud de Onda (#LDOnda en Twitter) es un programa sobre ciencia y música de Radio Clásica. Este es uno de los programas de la primera temporada.

Qué es lo que oímos

Cajas de resonancia.

Lo que oímos rara vez es el sonido desnudo de los objetos que vibran. Antes de llegar a nosotros, ese sonido se refleja, atenúa o reverbera en cada superficie que lo rodea. Por tanto, lo que oímos es más bien el producto de esos objetos ligados, inseparablemente, al espacio que los rodea. Por eso es tan importante la caja de resonancia de los instrumentos de cuerda, o la acústica de los auditorios: ese espacio, también, forma parte del instrumento, moldea todas las vibraciones que viajan en él, dan forma al sonido.

Si pensamos por ejemplo en una cuerda, su sonido por sí solo apenas sería perceptible. El motivo resulta bastante intuitivo: una cuerda, con su reducido grosor, empuja muy poco aire. Ahora bien, las cuerdas tienen otras cualidades que las hacen valiosas para producir sonidos: su tono está bien definido (es armónico) y es fácilmente modulable. Por eso hoy tenemos pianos, arpas, guitarras, bajos, ukeleles… y una lista interminable de instrumentos de cuerda. Pero si hay algo que todos ellos tienen en común, es una caja de resonancia. 

La caja de resonancia amplifica el sonido al utilizar un elemento con más superficie que la cuerda, que transmite mejor la vibración al aire. Pero esto no es gratis, no es un proceso transparente al sonido de la cuerda, como si pusiésemos un micrófono perfecto delante. La superficie de la caja tiene sus propios armónicos, sus propias formas en las que le gusta moverse (por así decirlo), su propia elasticidad… esto hace que el timbre del instrumento quede profundamente afectado por la caja de resonancia. Es más, casi todo el timbre es, en realidad, responsabilidad de esta caja… pensad en un Stradivarius, por ejemplo: sigue siendo un Stradivarius aunque le cambien las cuerdas. Es su madera y su forma, la caja en definitiva, la que lo define. 

En los instrumentos de viento, por el contrario, el material de construcción resulta mucho menos crítico. Ya no es necesaria una caja de resonancia ya que la vibración se produce en el propio aire desde el principio. En cambio, lo crucial será cómo se genera esa vibración (mediante una caña, doble caña, bisel, boquilla…). La paradoja de los instrumentos de viento es que, precisamente, denominamos mediante un material (viento madera, viento metal), ¡justo los instrumentos en los que el material no tiene mucha relevancia! Esto lleva a mucha gente a pensar que los saxofones, por ejemplo, son instrumentos de viento metal y no: son viento madera, igual que las flautas aunque estén hechas de plata.

En este capítulo de Longitud de Onda hablamos de instrumentos, de cajas de resonancia, de violines y su evolución y de las peculiaridades de los instrumentos de viento y su timbre. ¡Espero que os suene bien!

#LDOnda: La luz

(Esta anotación se publica simultáneamente en Naukas)

La luz

Radio Clásica emite un programa sobre ciencia y música llamado Longitud de Onda; #LDOnda en Twitter. Este es uno de los programas de la primera temporada.

Luces y música

La luz.

En 2015 se celebró el año de la luz y en Longitud de Onda quisimos dedicarle un capítulo a las ondas electromagnéticas, siempre de la mano de otras ondas más populares en el programa: las sonoras.

De hecho, el conocimiento de las ondas de sonido, la acústica, fue crucial en la historia de la ciencia para descubrir la naturaleza de la luz. Uno de los hitos que se conmemoraron en 2015 fue, precisamente, la descripción en 1865 de las ondas electromagnéticas y la luz como parte de ellas, por James Maxwell. Pero esta naturaleza ondulatoria no había estado siempre tan clara y para llegar a ella fue necesario un largo proceso de descubrimiento durante el cual sonido, como modelo, estuvo muy presente.

Newton, para empezar: equiparó los colores del espectro visible con las notas de una escala —es por ello que, hasta hoy, seguimos diciendo que el arcoíris tiene 7 colores. Más tarde, Euler, fue el primero en hablar de frecuencia en relación a la luz y lo hizo en base a una analogía: la frecuencia de una serie de pulsos de sonido.  Pero el ejemplo más significativo es, sin duda, el de Young. Young es el autor del célebre experimento de la doble rendija que deja al descubierto, precisamente, la naturaleza ondulatoria de la luz. Pues bien, para diseñar su experimento, Young se basó en un fenómeno sonoro mucho más conocido: el de los batidos sonoros o disonancia. Young supo trasladar al espacio un fenómeno que, en el caso del sonido, se manifiesta más claramente en el tiempo.

En este capítulo de Longitud de Onda hablamos con detalle de esta apasionante historia, empezando por Newton y acabando en Einstein. Todo ello aderezado con la música más luminosa que ha pasado por el programa.

Exuberante

Si se busca exuberante en Google Images, uno podría llegar a la conclusión de que esta palabra es algún sinónimo de mujer semi-desnuda. Nada más lejos de la realidad. Según la RAE, exuberante significa:

1. adj. Muy abundante y copioso.

Por si alguien pudiese encontrar esto algo confuso, he decidido incluir algunos ejemplos gráficos para que sirvan de ilustración:

Vegetación exuberante: 

2016-06-13(19.11.25)-Mexico-Huasteca,Xilitla(1291)

Ornamentación exuberante:

2016-05-10(23.33.36)-Mexico-Puebla(702)

Ignorancia exuberante:

De la T4 a Madrid: ¿coche o transporte público? (2)

Gracias al artículo de ayer, De la T4 a Madrid: zonas favorecidas y maltratadas, algunos usuarios de Twitter de Vallecas se dieron cuenta de que los tiempos no eran correctos para su barrio. Efectivamente, Vallecas tiene una geografía peculiar: tiene mucha zona no urbanizada y la zona urbanizada se apelotona en un extremo de su territorio. Por tanto, el método original de calcular un centroide geográfico sobrestima distancia y duración en estos casos, y sobrestima el tiempo más en transporte público que en coche, lógicamente.

Marco volvió a sacar los datos de Google Maps, pero esta vez pasando a Google Maps el nombre del barrio y dejándole decidir cuál es ese destino (que parece que no lo hace mal). En el artículo de ayer ya vimos que la gráfica de tiempo vs. distancia cambiaba, y Vallecas y otros ya no aparecen fuera de la tendencia general. Ya adelantábamos, sin embargo, que la media calculada en De la T4 a Madrid: ¿coche o transporte público? a partir de los datos de los centroides no cambia mucho con esta nueva metodología.

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La diferencia entre la media ponderada de distancia en coche y en transporte público, prácticamente desaparece. No obstante, las medias ponderadas de duración del viaje se mantienen similares: unos 23 minutos en coche por más de 1 hora en transporte público.

De la T4 a Madrid: zonas favorecidas y maltratadas

Por sugerencia de Almudena, continúo el artículo de ayer, De la T4 a Madrid: ¿coche o transporte público?, con otra gráfica interesante: el tiempo de viaje vs. la distancia al aeropuerto. Del mismo modo que en dicho artículo, cada punto representa un barrio, con el tamaño del punto proporcional a su población. Además, las regresiones están ponderadas por población.

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La información que nos proporciona es qué barrios están mejor o peor comunicados. En principio, esperamos que el tiempo aumente proporcionalmente con la distancia, como ocurre en el caso del viaje en coche. En el caso del transporte público, la pendiente es mayor, por lo que un aumento de distancia penaliza más en tiempo, cosa que también es razonable.

Pero además hay puntos concretos que se alejan sustancialmente de la línea por abajo (lo que significa que están especialmente bien comunicados) o por arriba (lo que significa que están especialmente mal comunicados). En la primera categoría, destaca El Plantío, un pequeño barrio del distrito de Moncloa-Aravaca que es el más lejano de Madrid, pero se encuentra especialmente bien comunicado. En la segunda categoría, destacan Fuentelareina, Vicálvaro y Vallecas. El primero tiene poca población, pero Vicálvaro y Vallecas son dos de los barrios más grandes de Madrid, y sin embargo cuentan, comparativamente, con las peores conexiones en transporte público con la terminal T4.

Actualización

Me comentan por Twitter que la conexión desde Vallecas no es tan mala. Efectivamente, una consulta a mano desde zonas razonables del barrio arroja tiempos más bajos. Compruebo en los mapas de Madrid que el territorio del barrio Casco Histórico de Vallecas es bastante amplio, pero la zona urbanizada está apelotonada en el norte y este de la zona.

Dado que los cálculos se han hecho automáticamente a partir del centroide del barrio, esto con toda probabilidad ha hecho que se sobrestimen los tiempos en barrios con una geografía poco homogénea como Vallecas. Las conclusiones, en tales casos, son erróneas.

Una mejora sencilla al método del centroide consistiría en dividir cada barrio en una rejilla de puntos, hacer los cálculos para cada punto y después descartar a partir de cierto umbral. Esto tampoco está exento de problemas, ya que podría haber un barrio con más zona sin urbanizar que urbanizada, por lo que los outliers serían los tiempos reales.

Otra mejora aún más sencilla (y rápida) consiste en dejar a Google Maps decidir dónde está “Casco Histórico de Vallecas” (que parece que no lo hace mal), y así con todos los barrios. Esto es lo que ha hecho Marco rápidamente, me ha pasado los datos y los resultados cambian sustancialmente para la gráfica anterior:

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Buenas noticias: El Plantío ya no aparece como favorecido ni Vallecas como desfavorecido. Fuentelareina y Vicálvaro por su parte sí siguen situándose por encima de la tendencia generalizada. Quedaría actualizar la gráfica del artículo anterior, pero adelanto que las medias para todo Madrid se ven poco afectadas.