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Una rueda Savart (exhibida en el Museo Industrial y Tecnológico Birla , Kolkata , India, en 2000)

La rueda Savart es un dispositivo acústico que lleva el nombre del físico francés Félix Savart (1791-1841), que fue originalmente concebido y desarrollado por el científico inglés Robert Hooke (1635-1703). [1]

Una carta sujeta al borde de una rueda dentada que gira producirá un tono cuyo tono varía con la velocidad de la rueda. Un mecanismo de este tipo, hecho con ruedas de latón, permitió a Hooke producir ondas sonoras de una frecuencia conocida y demostrar a la Royal Society en 1681 cómo el tono se relaciona con la frecuencia. A efectos prácticos, el dispositivo de Hooke pronto fue reemplazado por la invención del diapasón .

Aproximadamente un siglo y medio después del trabajo de Hooke, Savart retomó el mecanismo para sus investigaciones sobre el rango del oído humano. En la década de 1830, Savart pudo construir grandes ruedas de latón de dientes finos que producían frecuencias de hasta 24 kHz que parecen haber sido los primeros generadores ultrasónicos artificiales del mundo . A finales del siglo XIX, las ruedas de Savart también se utilizaron en investigaciones fisiológicas y psicológicas de la percepción del tiempo .

Hoy en día, las ruedas Savart se demuestran comúnmente en conferencias de física, a veces impulsadas y accionadas por una manguera de aire (en lugar del mecanismo de la tarjeta).

Descripción

Video externo
icono de video Demostración de ruedas Savart con diferentes números de dientes [2]

El dispositivo básico consiste en una rueda de trinquete con una gran cantidad de dientes espaciados uniformemente. [3] Cuando la rueda se gira lentamente mientras el borde de una tarjeta se mantiene contra los dientes, se puede escuchar una sucesión de clics distintos. [4] Cuando la rueda se gira rápidamente, produce un tono agudo, mientras que si se permite que la rueda gire más lentamente, el tono disminuye progresivamente en el tono. Dado que la frecuencia del tono es directamente proporcional a la velocidad a la que los dientes golpean la tarjeta, se puede calibrar una rueda Savart para proporcionar una medida absoluta del tono. También se pueden acoplar varias ruedas de diferentes tamaños, con diferentes números de dientes, para permitir varios tonos (o acordes) que se producirá mientras el eje gira a una velocidad constante. [5]

Rueda de Hooke

Hooke comenzó a trabajar en su rueda en marzo de 1676, junto con el renombrado relojero Thomas Tompion , luego de conversaciones con el teórico de la música William Holder . [6] Desde hace mucho tiempo tenía un interés en las vibraciones musicales , y una década antes, en 1666, incluso se había jactado ante Samuel Pepys de que podía saber la velocidad con la que batían las alas de una mosca por el sonido que producían. [6] [n 1] En julio de 1681, demostró a la Royal Society su nuevo dispositivo para producir tonos musicales distintos golpeando los dientes de ruedas de latón que giran rápidamente. [6] [8]De esta manera, pudo generar por primera vez ondas sonoras de frecuencia conocida y proporcionar una demostración empírica de la correspondencia entre la percepción humana del tono y la propiedad física de la frecuencia de las ondas sonoras. [1] [8] Además, al colocar diferentes ruedas una al lado de la otra en el mismo eje, pudo verificar las relaciones de frecuencia para intervalos musicales , como quintas y cuartas perfectas , etc. [9] [n 2]

Hooke publicó sus hallazgos en 1705. [10] A pesar de proporcionar una medida objetiva del tono, para el uso diario su rueda pronto se volvió irrelevante por la invención en 1711 del diapasón . [11]

Versión de Savart

Una ilustración de una rueda de Savart (de The Popular Science Monthly , 1873) [4]

El dispositivo de Hooke no se volvió a utilizar con fines de estudio durante más de un siglo. [10] Su siguiente uso documentado fue en 1830 cuando Savart informó sobre el uso de un sistema similar al de Hooke que desarrolló mientras investigaba el rango inferior de audición humana . [12] [13] La contribución específica de Savart fue conectar un tacómetro al eje de la rueda dentada para facilitar la calibración de la frecuencia de los dientes. [10] Savart usó su rueda como una alternativa práctica a la sirena de John Robison , que también estaba siendo adoptada en ese momento por Charles Cagniard de la Tour para probar el rango de audición humana. [14]En 1834, Savart estaba construyendo ruedas de latón con un ancho de 82 cm, que contenían hasta 720 dientes. [10] Estas ruedas, que podrían producir frecuencias de hasta 24 kHz , se han propuesto tentativamente como los primeros generadores artificiales de ultrasonido . [12]

Uso en experimentos de percepción del tiempo

A finales del siglo XIX, la rueda de Savart se adaptó para su uso en investigaciones fisiológicas y psicológicas de la percepción humana del tiempo . En 1873, el fisiólogo austriaco Sigmund Exner informó sobre la capacidad auditiva para distinguir los sucesivos clics de la rueda (o, alternativamente, chispas eléctricas que se dispararon rápidamente) en intervalos de tiempo tan cercanos como 2 milisegundos (1/500 seg). [15] Posteriormente, los psicólogos estadounidenses G. Stanley Hall y Joseph Jastrow utilizaron una rueda modificada que producía un número variable de clics en diferentes intervalos , quienes en 1886 informaron sobre los límites de la percepción humana de las discontinuidades acústicas. [15]

Aplicaciones musicales y de otro tipo

En 1894, el ingeniero eléctrico francés Gustave Trouvé patentó un instrumento de teclado alimentado eléctricamente (o un reloj) capaz de tocar una serie de 88 ruedas Savart de varios tamaños desde un teclado de piano, permitiendo acordes armónicos y dinámicas . [16] El mismo principio se utiliza en los órganos electromecánicos modernos , como el órgano Hammond , que utilizan ruedas de tono . [dieciséis]

El concepto también se ha adaptado para producir un instrumento musical experimental creado por Bart Hopkin . Esta aplicación de la rueda de Savart consta de una serie de 30 discos de madera de tamaño creciente montados sobre un eje motorizado. Las vibraciones raspantes se inducen en una púa cuando entra en contacto con las crestas que recubren cada disco a intervalos regulares, y se amplifican en una copa de espuma de poliestireno que actúa como caja de resonancia . El instrumento se demanda para hacer "la más molesta, desagradable e irritante sonido jamás conocido." [17]

Hoy en día, las ruedas Savart se utilizan comúnmente para demostraciones durante conferencias de física. [1] En una variante, la rueda puede accionarse mediante una manguera de aire que sopla sobre los dientes; en este caso, el tono del sonido producido variará con la fuerza de la corriente de aire. [18]

Ver también

  • Caja de pájaros cantando
  • Tonómetro
  • Rueda de tono

Notas y referencias

Notas

  1. ↑ Según Pepys, Hooke afirmó ser "capaz de decir cuántos golpes hace una mosca con sus alas (esas moscas que zumban en su vuelo) por la nota a la que responde en música, durante su vuelo". [7]
  2. ↑ En palabras del propio Hooke, fue capaz de proporcionar demostraciones "mediante el golpe de los dientes de varias ruedas de latón, cortadas proporcionalmente en cuanto a su número, y giradas muy rápido, en las que se observaba que los trazos iguales o proporcionales de la Los dientes, es decir 2 a 1, 4 a 3, etc., hicieron los [intervalos] musicales ". [8]

Referencias

  1. ↑ a b c Berg, Richard E. (27 de septiembre de 2013). "Acústica - Experimentación temprana" . Encyclopædia Britannica Online . Consultado el 20 de febrero de 2014 .
  2. ^ "Experimentos de sonido" . Taller de Fisica L1 (en español) . Consultado el 28 de febrero de 2014 .
  3. ^ Avery, Elroy McKendree (2012) [publicado originalmente en 1895]. Física escolar . HardPress. ISBN 978-1-290-41178-3.
  4. ^ a b "Acción de las olas en la naturaleza" . The Popular Science Monthly . III : 7-8. Mayo de 1873.
  5. ^ "Rueda de Savart" . Kenyon College . Consultado el 28 de febrero de 2014 .
  6. ↑ a b c Inwood, Stephen (2011). El hombre que sabía demasiado: la extraña e inventiva vida de Robert Hooke 1653-1703 . Londres: Pan Macmillan. pag. 320. ISBN 978-0-330-53218-1.
  7. ^ "Los precursores ingleses de Newton: II" . The Popular Science Monthly . 17 : 786. Octubre de 1880.
  8. ^ a b c Dostrovsky, Sigalia; Campbell, Murray. "Física de la música - 1. A Mersenne" . Grove Music Online . Oxford Music Online . Consultado el 20 de febrero de 2014 . (requiere suscripción)
  9. ^ Verde, Burdette; Mayordomo, David (2002). "De la acústica a la Tonpsychologie " . En Thomas Christensen (ed.). La historia de Cambridge de la teoría de la música occidental . Cambridge: Cambridge University Press. pag. 249. ISBN 978-0-521-62371-1.
  10. ^ a b c d Ampel, Frederick J; Uzzle, Ted (marzo de 1993). La historia de la medición de audio y sonido (PDF) . Audio Engineering Society: AES Convention Papers Forum.
  11. ^ Carterette, Edward (1978). "Algunas notas históricas sobre la investigación en la audición" . En Edward Carterette (ed.). Audición . Manual de percepción. Volumen IV. Nueva York: Elsevier. pag. 28. ISBN 978-0-323-14275-5. |volume=tiene texto extra ( ayuda )
  12. ^ a b Graff, Karl F (2012) [publicado originalmente en 1981]. "Una historia de los ultrasonidos" . En Warren P. Mason (ed.). Principios y métodos . Acústica física. Volumen XV. Nueva York: Elsevier. págs. 4-5. ISBN 978-0-323-15251-8. |volume=tiene texto extra ( ayuda )
  13. ^ Dostrovsky, Sigalia (2008). "Savart, Félix" . Diccionario completo de biografía científica . Encyclopedia.com . Consultado el 23 de febrero de 2014 .
  14. ^ Jackson, Myles W (2012). "De los instrumentos científicos a los instrumentos musicales: el diapasón, el metrónomo y la sirena" . En Trevor Pinch y Karin Bijsterveld (ed.). El manual de Oxford de estudios de sonido . Oxford: Prensa de la Universidad de Oxford. pag. 206. ISBN 978-0-19-538894-7.
  15. ↑ a b Roeckelein, Jon E. (2000). El concepto de tiempo en psicología: un libro de recursos y bibliografía anotada . Westport, CT: Grupo editorial de Greenwood. pag. 65. ISBN 978-0-313-31100-0.
  16. ↑ a b Desmond, Kevin (2015). Gustave Trouve: genio eléctrico francés (1839-1902) . McFarland. págs. 148-149. ISBN 978-1-4766-1968-2.
  17. ^ "Rueda de Savart" . Point Reyes Station CA: Instrumentos musicales experimentales . 12 de octubre de 2009 . Consultado el 21 de febrero de 2014 .
  18. ^ "Rueda de Savart: rueda dentada y cartón o chorro de aire" . Demostraciones de conferencias de física de UC Berkeley . Universidad de California, Berkeley . Consultado el 21 de febrero de 2014 .

Enlaces externos

  • "Savart's Wheel" - instrumento musical diseñado por Bart Hopkin