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Resonador de Helmholtz
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El resonador de Helmholtz es un tipo de resonador acústico que consiste de una cavidad de aire que está abierta al ambiente por una pequeña abertura. El aire encerrado resuena a una sola frecuencia que depende del volumen de la cavidad y la geometría de la abertura.Instagram: @wiki.audio
Definición física
Cuando se le aplica fuerza a una masa suspendida en un resorte este sistema realiza una serie de oscilaciones harmonicas con una frecuencia definida:
f_o = \frac{1}{2\pi}\sqrt{\frac{k}{m}}
fo: Frecuencia fundamental k: Rigidez del resorte m: Masa
Entre más alta la rigidez, la frecuencia es más aguda
Entre más alta la masa, la frecuencia es más grave
En acústica, el volumen actúa cómo un resorte (como una bomba de aire) con V \propto k^{-1} y el aire en el ducto/cuello de la botella actúa cómo la masa en movimiento con L \propto m . Esto resulta en un cálculo muy similar de la frecuencia fundamental:
f_o = \frac{c}{2\pi}\sqrt{\frac{A}{V \cdot L}}
fo: Frecuencia fundamental c: Velocidad del sonido A: Área de abertura L: Longitud de la abertura V: Volumen de la cavidad
Entre más pequeño el volumen, más aguda la frecuencia
Entre más largo el cuello, más grave la frecuencia
Calcula la frecuencia resonante f0[Borchia]:
Helmholtzresonator
Para A \gg L , se debe aplicar una corrección de boquilla[mouthcorrection].
Ejemplos
Ejemplos hechos en cooperación con el proyecto ACTOR[ACTOR]:
1. La flama parpadeante de una vela frente al hueco de un contrabajo: La vela parpadea debido a la interacción entre las frecuencias resonantes del huevo y las vibraciones en el aire producidas por las ondas de sonido del instrumento.
La flama parpadeante de una vela frente al hueco de un contrabajo. 2. Soplar en una botella: Cuando tomas una botella y soplas sobre la abertura, escuchas un sonido: esta es la frecuencia resonante de la botella. Si llenas la botella (o si la vacías) con líquido, escucharás la frecuencia cambiar: entre más llena la botella (menor volumen), más aguda la frecuencia.
3. La ventana abierta de un auto: el ruido retumbante que escuchas cuando abres la ventana de un carro es el resultado de la interacción entre el flujo del aire y la frecuencia resonante de la cabina.
Participantes: Malte Kob (Detmold University of Music) [PI], Martha de Francisco (McGill University), Fabien Lévy (Hochschule für Musik und Theater Leipzig), Kit Soden (McGill University), and Caroline Traube (Université de Montréal)
Objetivo: La creación de una guía basada en internet para músicos que describa en términos simples los fundamentos de las características acústicas de los instrumentos musicales, escenarios, salas de conciertos y ensayos usando ejemplos visuales y auditivos de, por ejemplo, el proyecto ODESSA.
Aplicaciones
Los resonadores de Helmholtz se pueden usar para amplificar o atenuar frecuencias específicas. Por ejemplo, pueden incorporarse en el diseño de instrumentos de viento como clarinetes, oboes y pipas de órgano para mejorar la riqueza y calidad de notas en específico.
Los resonadores de Helmholtz pueden usarse como absorbentes de resonancias en control de ruido y en cuartos para absorber frecuencias de banda corta y modos graves en un cuarto.
Los resonadores de Helmholtz pueden usarse en la construcción de bocinas en la forma de carcasas de reflexiones para bajos.
