Probablemente sea al menos teóricamente posible hasta cierto punto, pero necesita un instrumento bastante grande. O mejor dicho, un reflector bastante grande.

Cuando el sonido se dispersa libremente en un espacio tridimensional, decae aproximadamente cuadráticamente con la distancia. La forma más fácil de ver por qué es probablemente imaginando una gran esfera alrededor de la fuente de sonido y dándose cuenta de que el sonido debería sonar igual de fuerte alrededor de toda la esfera. A medida que el área de la esfera aumenta como el cuadrado del radio r, el volumen debe decaer como 1/r^2. Sin embargo, este es un espacio libre, y cualquier tipo de material reflectante podría complicar esto.

Probablemente, el ejemplo más sencillo sea construir un gran muro; si imaginamos una pared ideal (como lo haré de ahora en adelante para todas las superficies), su reflexión duplicará el volumen del sonido en la dirección que no es la pared, pero aún decaería con la distancia.

Si estamos dentro de un edificio muy ancho, con piso y techo bajo, podríamos usar el mismo argumento anterior para ver que la sonoridad percibida debe ser igual a lo largo de un círculo y, por lo tanto, decae como 1/r. Aunque todavía está en decadencia, es una gran mejora si la distancia es grande.

Ahora, para que nuestro instrumento suene más fuerte cuando nos alejamos, debemos hacerlo mejor. ¡Entra en la Elipse !

Una elipse, en el sentido matemático, es una curva cerrada definida con precisión con muchas propiedades interesantes. El que nos interesa es que tiene dos llamados puntos focales: cuando algo, como luz o sonido, se emite en uno de los puntos focales, rebota en las paredes y se une para enfocarse en el otro. Esto es cierto sin importar la longitud de la elipse.

Esto nos da una primera respuesta a su pregunta: en una habitación elíptica con el instrumento en un punto focal, un oyente podría alejarse y escuchar primero cómo decae el volumen, solo para aumentar nuevamente cuando llega al otro punto focal.

Ahora, supongo que quieres que esto funcione afuera. La observación clave es que podría quitar algún segmento de la elipse y aún así tener el sonido rebotando en lo que queda enfocado en el otro punto focal. Para el oyente a mitad de camino entre los puntos, la mayor parte de la energía del sonido, por así decirlo, la rodeará.

Si solo le importa el volumen en una dirección, esto es bastante sencillo.

Segunda respuesta : haga un reflector con forma de cuenco grande (¿10 m?) Y coloque su fuente de sonido en el punto focal más cercano.

Para grandes distancias, este será muy similar a un reflector parabólico , pero con la importante diferencia de que el sonido reflejado no sería “paralelo” sino focalizado. Para un oyente muy cercano, el sonido es alto. Al alejarse, primero se vuelve más silencioso, pero luego aumenta a medida que se acerca al punto focal.

Ahora, supongo que preferirías que esto funcionara en cualquier dirección. No estoy seguro de cuán factible sería esto, pero aquí va:

EDITAR: actualicé la tercera respuesta y estoy mucho más seguro de que podría funcionar ahora. El viejo "hongo" de mi respuesta anterior se reemplaza por otra forma, quizás más parecida a la parte inferior de una "flor".

Tercera respuesta: construya un techo redondo grande, con esta forma: la sección transversal tiene la forma de segmentos de dos elipses que se cruzan con un punto focal compartido a la misma altura que sonaría el instrumento (preferiblemente cerca del nivel del suelo para obtener la mayor ganancia de los reflejos desde abajo como sea posible) en el centro. El otro punto focal formaría un círculo alrededor del jugador. Como lo dibujé, el "anillo focal" estaría en el suelo, pero probablemente quieras inclinar las elipses para que el anillo quede al nivel de la oreja.

¡Incluso PODRÍA salirse con la suya usando un reflector lo suficientemente pequeño como para ser casi portátil! Cuanto más del arco elíptico cubras, más amplificación cerca del anillo. La mayor parte del reflejo ocurre cerca del centro, por lo que una vez que alcanza un cierto tamaño, no gana mucho si lo hace un poco más grande (hasta que el borde se acerca al otro punto focal). Las proporciones que se muestran en mi imagen deberían dar una efecto notable, siempre que sea lo suficientemente grande como para que gran parte del sonido pase por encima de las cabezas de los espectadores cercanos.

Si solo le importan ciertas direcciones, y especialmente si desea una solución portátil, mi segunda respuesta es probablemente la más relevante. Podría adaptarse aún más dependiendo exactamente del contexto que tenga en mente.

Sí, pero solo si las estrellas se alinean acústicamente.

Entonces, esta es una configuración muy inventada, pero espero que exprese la idea de lo que está sucediendo.

Un instrumento tocado en el punto amarillo, observado por un oyente en el punto verde, se escuchará salir de los dos puntos rojos que son las aberturas en la pared.

Debido a que la geometría no es perfecta: el sonido viaja una distancia ligeramente más corta hacia un lado en una cantidad precisa, cuando las formas de onda se vuelven a unir en el punto verde, están desfasadas y se cancelan entre sí. Esto da como resultado una reducción significativa del volumen de una frecuencia particular, que debido a la suerte en las mediciones es la nota precisa que más se enfatiza en la pieza que el instrumento está tocando actualmente.

Por ejemplo, para el Do central, la distancia desde el amarillo hasta los dos puntos rojos debe diferir en unos 66 cm.

A medida que el observador verde se aleja por la línea, la diferencia de fase se vuelve menos significativa y el volumen aparente se vuelve más y más alto, hacia el final de la línea, desafortunadamente, se volverá más suave nuevamente. Pero por un poco de su viaje, aumentará.

Lo que describes parece el equivalente acústico de un amplificador óptico.

¿Cómo funciona un amplificador óptico?

Necesita un medio con población invertida, lo que significa que todas sus moléculas están en un estado excitado, y necesita un haz de luz que viaje a través del medio. Los fotones del haz de luz inducirán la emisión estimulada en el medio activo y, por lo tanto, se agregarán más fotones en el camino. Como no tiene cavidad para seleccionar la frecuencia, básicamente estará amplificando todas las longitudes de onda en el haz: cuanto más haya viajado el haz en el medio invertido, más fotones se le habrán agregado y el crecimiento de la intensidad será mayor. ser exponencial.

No conozco ningún medio general para producir población invertida en el dominio acústico, por lo tanto, estrictamente hablando, lo que describe no puede suceder a menos que use una combinación de micrófonos y parlantes.

Necesita un plato elíptico que tenga un segundo punto focal que esté lejos de la fuente de ruido y un bloque que se encuentre entre la fuente y el observador.

Si el observador está parado justo al otro lado del bloque, no escuchará nada si el bloque y el plato son perfectos. Si solo es un bloqueo parcial, entonces escucharán algún sonido mientras se sientan cerca. A medida que se alejan, saldrán de la zona muerta creada por el bloque y comenzarán a escuchar más sonido. A medida que se mueven hacia el punto focal, el sonido se hará más y más fuerte. Una vez que pasan el punto focal, nuevamente comenzará a ser más silencioso.

Entonces, no necesita un instrumento especial, sino una configuración especial. Cualquiera que sea el instrumento que sostenga, el músico debe sentarse frente a una superficie curva de algún tipo que actúe para enfocar el sonido en la audiencia. Esta superficie podría ser un conjunto portátil de paneles de madera que se ensamblen en un reflector de aproximadamente 10 pies de diámetro, o podría ser una característica permanente de un escenario.

Usando la física convencional, no. Simplemente porque una vez que la cuerda produce la onda de sonido en su ejemplo, se disipa en el medio circundante.

Sin embargo...

Si está dispuesto a elegir un instrumento que mantenga el volumen cuanto más se aleje de él, entonces permítame presentarle dos conceptos: el violín Stroh y el tubo parlante.

El violín stroh es un instrumento que amplifica y proyecta el sonido de un instrumento de cuerda, canalizando dicho sonido a través de un tubo y una bocina. Las vibraciones de las cuerdas activan un diafragma de gramófono cuyo sonido es luego amplificado por la bocina.

El tubo parlante es un instrumento que transporta el sonido a distancia, canalizándolo a través de un tubo.

Su instrumento simplemente conectará las dos piezas juntas: reemplace la llamarada de la bocina con un tubo largo y luego, agregue una bocina de gramófono al final del tubo largo. Las ondas de sonido, una vez emitidas por el diafragma, se propagarán a lo largo del tubo sin disiparse y sin mucha pérdida de energía.

El sonido parecerá volverse más fuerte con la distancia simplemente porque será más fuerte que el sonido sin ayuda que viaja a través del aire circundante.

Una onda individual siempre será más fuerte en la fuente, pero hay opciones:

Dirija el sonido por encima de la audiencia: se podría diseñar un instrumento que hace esto cuando se toca en un gran salón o desde una glorieta especializada para hacer rebotar el sonido en un techo alto mientras silencia la transmisión directa. El sonido a nivel del suelo es más fuerte en un radio específico del instrumento y se vuelve más bajo a medida que te acercas hasta que estás justo encima de él.

Hacer trampa y usar ultrasonido: si bien el diseño en sí sería anacrónico, debería ser posible un altavoz direccional no electrónico. Algo así como un silbato ajustable para perros podría construirse mucho antes de tiempo. Eso le da un medio para producir ultrasonido a una frecuencia controlada. Un accesorio mecánico convierte la nota fuente en dos ondas de ultrasonido inaudibles que se dirigen a un objetivo. Cuando las ondas chocan con el objetivo, se forma una onda audible en la frecuencia diferencial. Ajuste las frecuencias de las ondas y dirija las ondas hacia el objetivo correcto y el sonido debe aparecer desde esa ubicación.

Tu instrumento es la habitación.

Sabemos que un anfiteatro griego es una maravilla de la acústica: con la configuración adecuada, hay lugares en el escenario donde se puede escuchar un susurro como si el orador estuviera al lado del oyente, ¡pero está a unos 50 metros de distancia! La pared trasera recta y la forma de plato de las filas dan como resultado una resonancia constructiva desde la posición del orador hasta el auditorio.

Ahora, también puede diseñar una habitación de tal manera que las ondas sonoras que se habrían escapado o se habrían dirigido a las filas delanteras antes ahora se canalizan más a las filas traseras. Con la configuración correcta, primero, las filas traseras obtienen el mismo sonido que las filas delanteras, y con reflectores colocados estratégicamente hacia arriba, las filas traseras pueden obtener más volumen que las filas delanteras.

La mitad frontal de la mitad inferior de esta configuración de reflector refleja el sonido hacia el plato, que luego enfoca el sonido en el área superior indicada a la derecha: la primera onda de sonido se refleja 3 veces dentro del plato antes de terminar en el borde superior de el sector beneficiado, encontrándose con aquellas ondas que provienen de la mitad del reflector inferior. Si la forma en que el sonido tiene que viajar es un múltiplo de la longitud de onda del sonido, entonces obtenemos una interferencia de onda positiva y, como resultado, la amplitud (que sentimos como volumen) aumenta. Sin embargo, si las ondas de sonido vienen de tal manera que son un múltiplo impar de la mitad de la longitud de onda, entonces obtenemos un punto donde estas ondas de sonido se cancelan, y ese punto de repente se queda en silencio.

La acústica del sonido es realmente difícil de corregir, sin embargo, los antiguos griegos lograron construir sus anfiteatros sin una computadora y el conocimiento de la física subyacente. Nos llevó más de 1000 años recrear esta proeza de la ingeniería de sonido.

Cree un gradiente de densidad en la atmósfera sobre usted utilizando una temperatura y una humedad cuidadosamente controladas que refracten y desvíen las ondas de sonido hacia abajo. El haz de tu sonido en el aire. Es silencioso cerca del instrumento (a nivel del suelo) y se hace más fuerte a medida que se aleja. Podrías hacer lo mismo bajo tierra y refractar las ondas sísmicas hacia arriba.

O construya un instrumento circular que rodee completamente a la audiencia. Los sonidos se vuelven más concentrados hacia el centro, más lejos del instrumento.

O construya el instrumento en una torre vertical muy alta, escalonada de tal manera que las ondas se cancelen cerca del pie de la torre pero se refuercen más allá.

Es posible que una frecuencia sinusoidal particular utilice el principio de onda estacionaria. El sonido será periódicamente más fuerte en las puntas de flecha y silencioso en los nodos de onda estacionaria. La distancia entre las superficies reflectantes, las paredes del edificio, debe ajustarse para las frecuencias, y la ubicación del oyente debe enfocarse en los puntos de flecha. Esto será efectivo para frecuencias bajas y ondas largas. Las frecuencias altas tienen ondas cortas que son mejores para las que la acústica de rayos funciona mejor cuando se resuelve ese problema, como muestra @EdvinW.

Otro principio que es realmente posible es el gradiente de densidad, aumento anterior por @Nullius en Verba". La amplitud de la fuente debe ser grande (como en un festival al aire libre). Si existen condiciones ambientales específicas, es decir, suelo frío y aire superior cálido, un sonido se producirá. viajan más lento cerca del suelo y más rápido en el aire, lo que hace que las ondas de sonido se desvíen hacia el suelo y se enfoquen a cierta distancia de la fuente. Esto se puede observar al atardecer del verano a una distancia de aproximadamente 2 a 10 km del lugar del concierto, y es mayormente audible en baja frecuencia. latidos

En ambas soluciones, el sonido será más fuerte en la fuente, si no se utiliza un dispositivo amplificador eléctrico.