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jueves, enero 12, 2012

Terra Nova: Infrasonidos y diapasones

Feliz año a todos. Las vacaciones de Navidad han sido un parón en este blog, pero vuelvo a la carga. Y hoy, retomando la serie Terra Nova.

En el episodio 9 (u 8, si se cuentan los dos primeros episodios como uno doble), el principal científico de la colonia explica al comandante que un insecto es atraido por el sonido de una frecuencia muy determinada: 32,8 hercios. Para ello, usa un diapasón, que golpea para hacerlo vibrar. El comandante dice que no oye nada, y el científico le explica que se trata de un infrasonido. La frecuencia está por debajo del rango audible humano, pero algunos insectos, sí que son capaces de oirlo.

Bueno, el rango de frecuencias del oído humano está entre 20 y 20.000 hercios. Por tanto, los 32,8 hercios que atrae al insecto no son inaudibles para el ser humano. Es cierto que el umbral de intensidad sonora necesaria es mayor a esa frecuencia que a otras más intermedias (dicho de otro modo, necesitamos «subir el volumen»), y puede que el comandante, debido a su edad, sea algo duro de oído. Pero eso no quiere decir que la frecuencia sea infrasónica (dicho de otro modo, no es suficientemente grave). La frecuencia corresponde a un sonido audible por el ser humano, y de hecho, en un piano estándar de 88 teclas, las 4 primeras teclas (desde el la-1 al do0) corresponden a una frecuencia por debajo de esos 32,8 hercios (los curiosos, pueden ver una tabla completa de teclas y frecuencias en la Wikipedia).

Sigamos. Un diapasón está fabricado para vibrar a una única frecuencia. Se trata de un objeto de una única pieza, en forma de «U», con un pequeño mango. Al golpearlo, las dos varas paralelas de la «U» vibran, y esa vibración se propaga en forma de sonido (de hecho, éso es el sonido). La frecuencia de vibración depende del material del diapasón, y de su geometría exacta (longitud y diámetro de las varas). Es decir, un diapasón no se puede ajustar ni calibrar. Vibra a la misma frecuencia siempre, desde que sale de la fábrica, hasta que se rompe (o casi, ya que los cambios de temperatura pueden hacer variar levemente su tamaño).

Así que uno debería preguntarse ¿cómo es que en Terra Nova hay un diapasón fabricado exactamente a una frecuencia de 32,8 hercios? O mejor aún. Es de suponer que el científico estuvo probando varias frecuencias sonoras hasta llegar al descubrimiento. ¿Lo hizo con diapasones? ¿Tiene miles de diapasones, cada uno ajustado a una frecuencia? ¿O los fue fabricando a medida que los necesitaba? No parece creíble ¿verdad? Lo más lógico es que generara los tonos con un aparato electrónico (un simple oscilador, o algo más sofisticado como un ordenador con el software adecuado).

Hay un detalle sobre el diapasón que no puedo resistirme a comentar, aunque no sea mala ciencia. Como he mencionado, la frecuencia del mismo depende del material y de sus dimensiones. No podemos saber el material del diapasón utilizado por el científico (aunque el golpe suena metálico), pero el tamaño es muy similar a los más habituales que uno puede encontrar en cualquier tienda de música (de hecho, podría asegurar que el tamaño es precisamente ese, por cuestiones prácticas de atrezzo). Y estos diapasones tienen una frecuencia de 440 hercios, que corresponde al la 440 o la3, que es el la de la misma octava que el do central (hace tiempo, expliqué un poco cómo va esto de las frecuencias y las notas musicales). Como he dicho, no sabemos nada del material, así que no podemos decir que sea imposible un diapasón de esas dimensiones afinado a 32,8 hercios.

Hay otro detalle, que podría ser buena ciencia, pero para el que tengo que desvelar detalles importantes del argumento del episodio, y de la trama de la serie en general. Así que avisados estáis:

SPOILER

El insecto de marras, es utilizado para que un topo de los sextos (los villanos) en Terra Nova, se comunique con ellos. En vez de usar una señal electromagnética que podría detectarse, usan al insecto como paloma mensajera (sí, el insecto es bastante grande). El topo y los sextos usan alternativamente la señal acústica para atraer al insecto mensajero, sin que ningún ser humano se entere. El científico explica que el insecto tiene órganos auditivos en las antenas, y le permite escuchar sonidos a grandes distancias. Bueno, posiblemente un entomólogo tenga algo que decir al respecto, pero el pequeño dato de buena ciencia es que por lo general (aunque depende del medio en que se propage) la atenuación de un sonido es proporcional a su frecuencia. Los sonidos graves se atenuan menos que los agudos, y pueden percibirse a mayores distancias.

Esto es algo que habréis notado, por ejemplo, si habéis estado a determinada distancia de una fiesta ruidosa o un concierto. No podéis distinguir bien los sonidos, pero sí que notáis perfectamente el ritmo de la música, ya que podéis oir un característico «bum, bum, bum, bum». Eso es debido a que la percusión que marca ese ritmo (un bombo, por lo general, o algún sintetizador que lo imite), tiene un sonido de frecuencia muy baja.

Y seguramente también lo habréis notado si algún vecino está viendo una peli con un sistema surround que incluya un subwoofer. A la distancia y volumen adecuados, los sonidos del subwoofer es casi lo único que podéis distinguir.

10 comentarios:

  1. Gran post, como siempre. Tras leerlo (excepto el spoiler) he ido al artículo "La física de la música" de la música y he leído lo siguiente:

    "El calor dilata los cuerpos, y el frío los contrae. La caja de música tendría una afinación diferente en la cueva de hielo que si estuviera en un recinto a temperatura ambiente."

    que es coherente con lo dicho en el propio artículo "Terra Nova: Infrasonidos y diapasones":

    "(...) los cambios de temperatura pueden hacer variar levemente su tamaño".

    Bien, hablo de memoria y mi carrera empieza a quedar ya un tanto lejos, así que puedo cometer (y sin duda cometo) errores.

    Las variaciones de tamaño de una varilla metálica en el rango de temperaturas que se mueve un ser humano (desde -10º C hasta 40 ºC, aproximadamente) son pequeñas pero, si entramos a considerarlas, no sería el único efecto que tendríamos que tener en cuenta.

    Si mal no recuerdo, además de la longitud de la varilla, la elasticidad del cuerpo influía también en la frecuencia. Creo recordar que los materiales más elásticos oscilaban a frecuencias mayores que los menos elásticos, y la temperatura varía también la elasticidad de un material, volviéndolo incluso plástico a temperaturas suficientes.

    Ambos efectos (dilatación y variación de elasticidad) actúan en el mismo sentido: la temperatura aumenta el tamaño aumentando la frecuencia, y aumenta también la elasticidad, aumentando más la frecuencia. De esta forma, no hay compensación entre ambos y lo dicho es cierto, aunque incompleto.

    Otra cosa sería el orden de magnitud de ambos efectos. Quizá la variación de tamaño tenga un efecto órdenes de magnitud superior a la variación de la elasticidad, por lo que bien pudiera ser que esto ya se haya tenido en cuenta, se haya despreciado y por eso no se mencione en el artículo.

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  2. He visto que los diapasones muy graves tienen pesos en los extremos, así consiguen bajar la frecuencia sin tener que hacerlos muy grandes.
    El de 32Hz sería un do (coinciden con las potencias de 2) y un semitono para arriba son 33,9Hz. Así que el 32,8Hz, ni uno ni otro.
    La solució es obvia: partir de un do y limarlo hasta conseguir la frecuencia exacta (si quitamos peso del extremo, vibrará más rápido).
    En la serie no lo explican porque ya se entiende, es como si alguien sale con un trozo de cuerda de un metro exacto, ya se entiende que lo han cortado, no hace falta explicarlo todo.
    ** ironic mode off **
    Buen blog.

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  3. No había visto la Wikipedia donde dice que el do C-1 tiene 32.703Hz y el C-4 tiene 261,626.
    Aún así recuerdo diapasones con 256Hz para el C-4, como este: http://www.phimedical.fr/fr/diapason-medical/516-diapason-medical-c1-256-hz.html

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  4. Recuerdo que, cuando veía a esa especie de libélula gigante volando, lo primero que se me ocurrió fue que no resultaba un método muy viable en un mundo lleno de insectívoros...
    Dejando de lado la posible comida de ranas y sapos prehistóricos, tu artículo me encantó. Me gusta la manera simple y didáctica de explicar las cosas.
    Y la respuesta de Max, (limar el diapasón)para modificar las frecuencias parece plausible si tenemos en cuenta que el oscilador o el aparato electrónico utilizado pudo haberse quemado con el pulso electromagnético del artículo anterior...

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  5. Muy bueno.

    Lo de la propagación del sonido que explicas me recuerda a cuando estuve en el zoo de Madrid cuando era crio (¿tendré que repetir?). A los elefantes se les "oía" barritar desde el aparcamiento. Lo pongo entre comillas porque era más bien sentir golpes rápidos en el estómago. No supimos que eran los elefantes hasta que los vimos. Ronroneaban como gatitos, pero en proporción, claro. X^D

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  6. Hola, es un poco off-topic per bueno...
    He visto que ha quedado un español finalista en un concurso organizado por la NASA/ESA/JAXA.
    Aqui el link: http://bit.ly/zzCknI
    Creeis que su idea es interesante? (al menos cambia un poco de mentos y cocacola en el espacio!)
    Juan

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  7. Genial post!
    Es mi primero aqui, pero me dio lo suficiente como para seguirte...
    Gracias por tomarte el tiempo.

    Abz!

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  8. me gusta mucho terra nova, en verdad que me sorprendió bastante desde el primer día, ojala podamos ver aun mas capítulos y que no la cancelen..

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  9. a mi me gusto mucho terra nova, nose por que la sacaron..

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  10. ¿Ya pensaron en la posiblidad de una impresora 3D? estas impresoras ya existen en la actualidad y son capaces de imprimir objetos con piezas moviles como una llave inglesa, si tomamos de ejemplo aparatos como célulares o televisores para determinar como se puede mejorar un invento en muy pocas decadas, es de suponer que el año 2149 en el que está ambientado la serie, existirán impresoras 3D mucho mas avanzadas que las que existen ahora, tal vez solo el Dr. solo tenía que ingresar la frecuencia deseada y la impresora fabricaba el diapason, tal vez la impresión de objetos será tan común en ese tiempo como lo es hoy imprimir un documento, aunque por otro lado no vi la serie y no sé si en algún momento se mencionó o insinuó la existencia de estas impresoras.

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