Frecuencias armónicas de una cuerda de guitarra.

Estoy estudiando la frecuencia armónica en este momento, pero estoy un poco confundido acerca de algo. ¿Cómo se pueden producir más de una frecuencia diferente al tocar una cuerda de guitarra (frecuencia fundamental, segundo armónico, tercer armónico, etc.)? ¿No es imposible que una guitarra vibre en más de una frecuencia al mismo tiempo?

Este enlace puede ser útil: physics.stackexchange.com/q/31071

Respuestas (3)

Si una cuerda tiene múltiples ondas expresadas en ella, esto se hace sumando las ondas individualmente. Cada frecuencia de la serie armónica se puede expresar mediante una onda, una cuerda de guitarra es la suma de estas ondas en diferentes proporciones. La onda resultante es significativamente diferente a las demás.

Vea a continuación la suma de las primeras tres frecuencias en la serie armónica (el negro es la suma):

ingrese la descripción de la imagen aquí

Aquí está el gráfico, si está interesado: https://www.desmos.com/calculator/wpy1kovuso

Aquí hay una versión animada (haga clic en el botón de reproducción de T): desmos.com/calculator/ow1encn6ew

Básicamente, las respuestas de los Oscar lo dicen todo, pero solo quiero agregar algunas cosas más.

Cuando se toca una cuerda, su movimiento debe seguir la ecuación de onda

d 2 d t 2 y ( X , t ) C 2 d 2 d X 2 y ( X , t ) = 0
con condiciones de contorno de Dirichlet (los extremos de la cuerda son fijos). C es la velocidad del sonido del medio de la cuerda. La función y norte ( X , t ) = pecado ( norte π X / L ) porque ( 2 π F t ) es una solución a esa ecuación. Aquí, norte es un número entero que enumera diferentes soluciones correspondientes a las ondas que se muestran en la publicación de Oscar. Corresponden a diferentes armónicos. El pecado parte da una onda estacionaria mientras que la porque parte la deja vibrar con el tiempo a la frecuencia F . Las cantidades F y L (la longitud de la cuerda) están relacionados a través de la velocidad del sonido de la cuerda
F = ( norte C ) / ( 2 L ) .

Lo importante es que cualquier suma de diferentes y norte 1 , y norte 2 , es también una solución a la ecuación de onda, el movimiento general se describe por

y ( X , t ) = C 1 y 1 ( X , t ) + C 2 y 2 ( X , t ) + ,
y la cuerda puede seguir esta forma. Pero porque cada y norte corresponde a una cierta frecuencia, la cuerda vibra efectivamente con muchas frecuencias.

Ahora a la parte práctica. Puedes convencerte fácilmente de que esto es cierto tomando una guitarra tú mismo. Si toca una cuerda, escuchará todas las frecuencias armónicas. Sin embargo, el más fuerte será el fundamental que corresponde a norte = 1 (pequeño ejercicio: dibujar la onda estacionaria). Si tocas una cuerda y luego pones un dedo en la parte superior del traste 12, escucharás que el sonido se vuelve más silencioso pero todavía hay un sonido agudo. Lo que escuchas es el segundo armónico ( norte = 2 ) y todos los demás armónicos pares, porque silenció los impares (incluidos norte = 1 ). (Ejercicio #2: dibujar la onda estacionaria para norte = 2 y descubre por qué silencias norte = 1 pero no norte = 2 cuando coloca el dedo en el traste 12).

La ecuación de onda en una cuerda se obtiene observando las fuerzas en un dx dado. Para derivar la ecuación de onda, el sen (theta) se aproxima como theta. Cos (theta) se aproxima a uno. Esto solo funciona para ángulos pequeños. Por lo tanto, cuando se describe el movimiento de una cuerda, los ángulos de la cuerda deben ser pequeños. Por lo tanto, la amplitud física debe ser mucho menor que la longitud de la cuerda.

Si tiene un navegador web más antiguo que todavía ejecuta subprogramas de Java, debe consultar la simulación de cadenas cargadas de Paul Falstad . Puede agregar armónicos al contenido de su corazón.