Slinky reverb: el origen del icónico sonido blaster de Star Wars

Este es un problema divertido con el que me encontré recientemente, que estoy publicando aquí para su deleite. A todos nos encantan los buenos slinky: se pueden usar para todo tipo de demostraciones divertidas de física. Un ejemplo es el efecto de "reverberación de resorte", que es muy conocido en la industria de efectos de sonido de películas. Si acopla un micrófono a un slinky y luego toca el slinky, se produce un chirrido maravilloso. Así es como hicieron el sonido de los blasters en la franquicia cinematográfica de Star Wars.

Mire y disfrute este video para ver un ejemplo ampliado. El slinky en este caso es una bobina de acero galvanizado de 3,5mm de 100m de longitud. Se utiliza un transductor piezoeléctrico para captar el sonido. ¿Qué propiedad de la bobina le permite producir un ruido tan interesante?

Gran demostración. Las líneas de resorte, con un transductor acústico en cada extremo, siempre se utilizaron para el efecto de reverberación en la música electrónica antes de la llegada de las líneas de retardo digitales. Hicieron un gran ruido cuando los golpeaste (Deep Purple, ELP). Estoy bastante seguro de que la respuesta estará relacionada con el retraso acústico y los reflejos múltiples debido a los desajustes de impedancia en los extremos.

Respuestas (1)

Creo que tengo este, inspirado en esta grabación de sonido transmitido a través del hielo . Lo que escuchas suena muy parecido a un láser de Star Wars, pero también es claramente el chirrido hacia abajo causado por la dispersión distinta de cero en el hielo: las ondas más cortas viajan más rápido, por lo que los sonidos que se propagan a través de suficiente hielo comenzarán con tonos más altos y terminarán con los más bajos.

De una muy breve excursión en Internet, deduzco que los slinkies tienen una relación de dispersión del tipo

ω = C k ⋅ k r ,
donde la información dimensional proviene probablemente del radio furtivo r . (Mi única referencia: relación de dispersión de Slinky-Whistler a partir de "escalamiento" (Frank S. Crawford. Am. J. Phys. 58 no. 10, pp. 916-917 (1990)) .

Esto significa que la velocidad de fase es C ⋅ k r y aumenta con la frecuencia. Si molestas al slinky en un lugar y lo escuchas en otro, los tonos más altos llegarán primero y escucharás un chirrido hacia abajo.

He hecho algunos juegos numéricos en Mathematica y parece que es el caso. Para un buen ejemplo, si tiene MM, intente

Sound[{Play[
   Re[E^(-((10000 I)/(4 10^-6 I + 60 t)))/Sqrt[10^-6 - 15 I t]], {t, 0, 15}]}]

aunque todavía no tengo una justificación lo suficientemente sólida para ello. (Este es el resultado de una perturbación de la forma Exp ⁡ ( − 1 4 ( X 1 milímetro ) 2 ) a t = 0 escuchado de X = 100 metro lejos en un furtivo de radio r = 5 cm y la velocidad del sonido C = 300 metro / s , con la relación de dispersión como la anterior. Desafortunadamente, si lo juegas desde t < 0 también obtienes el sonido del paquete de ondas hacia la izquierda, que aún no puedo eliminar. Pero la física parece correcta.)

Entonces, ¿vamos a ver "Artista de Foley Computacional - Emilio Pisanty" en los créditos en el cine pronto? ¡Ese sonido era bastante especial!
No, la próxima vez que necesite hacer foley con algunos láseres, grabaré algo de hielo.
¡Muy bueno! También podría agregar que el chirrido proviene de los modos transversales del slinky: los modos longitudinales no tienen dispersión. Las vibraciones transversales doblan el cable lejos de su configuración de equilibrio y se describen mediante soluciones de onda de la ecuación dinámica de Euler-Bernouilli , para vectores de onda mucho más grandes que la curvatura furtiva. A diferencia de la ecuación de onda tradicional, esta es de segundo orden en el tiempo pero de cuarto orden en el espacio, por lo que naturalmente da como resultado una relación de dispersión cuadrática.
También recomiendo encarecidamente el artículo original y maravillosamente irreverente sobre "silbatos furtivos" de Frank S. Crawford ( Am. J. Phys. 55 , 130-134 (1987) ), quien aparentemente escribió prolíficamente sobre la física de los fenómenos cotidianos.
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