La historia de la música está llena de cambios dramáticos. Recordamos la invención de los primeros instrumentos musicales. También recuerdo cómo la tecnología de grabación ha hecho posible una infinidad de sonidos. Todavía recordamos el momento en que Bob Dylan conectó su guitarra eléctrica y enajenó a los puristas del folk. Pero quizás el mayor cambio de las últimas décadas no sea la música en sí. Se trata de cómo lo consumimos.
El cambio a los dispositivos móviles como principal sistema de distribución de música lo está cambiando todo. Los teléfonos inteligentes, tabletas y reproductores de MP3 llevan toda su biblioteca de canciones a su bolsillo. La comodidad gana. Pero esta comodidad tiene un precio. Por supuesto, es más íntimo cuando lo escuchas con auriculares. Pero también es aislamiento. La mayoría de los dispositivos móviles no tienen parlantes incorporados para proporcionar suficiente volumen para una habitación llena de gente. El sonido es fino. Le falta un ingrediente.
Un altavoz Bluetooth portátil parece una solución obvia. Pero muchos todavía se quedan cortos. Ellos estañan. Se esfuerzan mucho por conseguir unos graves significativos. Suena como un juguete que intenta ser un electrodoméstico.
Hay otro método. Escriba Altavoz de vibración (también conocido como Sensor de vibración ). Estos dispositivos evitan por completo las configuraciones tradicionales de conos e imanes. En lugar de empujar aire, hace vibrar la superficie a la que está adherido. Coloque una pieza en el cristal de la ventana. Colócalo sobre una mesa de cristal. De repente, toda esa superficie se convierte en conductora. Los resultados pueden ser muy satisfactorios. Un pequeño disco sencillo puede llenar una habitación con un sonido profundo y resonante.
¿Cómo puede un dispositivo del tamaño de una montaña rusa producir tanta energía? Para entender esto, debemos mirar más allá de este dispositivo y profundizar en la física del sonido en sí.
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La física de la propagación
La esencia del sonido es el movimiento. Esto no es magia. Esta es una colisión de moléculas. Cuando tocas una cuerda o tocas un tambor, creas un impulso. Las moléculas del medio circundante reaccionan. Golpearon a sus vecinos y sus vecinos golpearon a sus vecinos. Consideramos que esta reacción en cadena es sensata.
En un gas, como el aire, las moléculas saltan al azar. Su velocidad depende de la temperatura. El aire frío significa que las moléculas se mueven más lentamente y chocan más lentamente. Cuanto más caliente está el aire, más caos crea.
Pero el aire no es el único medio. El sonido viaja más rápido en líquidos y sólidos. ¿Por qué? Esto se debe a que las moléculas están muy juntas. Están dispersos en gases. Tanto los líquidos como los sólidos están muy compactos. Un embalaje más apretado significa colisiones más rápidas, lo que significa una transferencia más rápida.
Pensemos en los números. A 0 grados Celsius (32 grados Fahrenheit), el sonido viaja por el aire a una velocidad de 331 metros por segundo. Aproximadamente 740 millas por hora. Rápido para los humanos, lento para la física. El sonido viaja a través del mercurio líquido a una velocidad de 1.450 metros por segundo. Atraviesa el cristal macizo a una velocidad de 5.640 metros por segundo. Cuanto más denso es el medio, más rápido viaja el sonido.
El sonido irradia desde su fuente en forma de ondas, como las ondas provocadas por una piedra arrojada a un estanque. Estas ondas pierden energía a medida que se expanden. Cuanto más lejos esté de la fuente de sonido, más silencioso se volverá. Las ondas sonoras se definen por dos factores principales: frecuencia e intensidad. Cuanto mayor sea la frecuencia, mayor será el tono. La intensidad determina el volumen, que está determinado por cuánto cambia la onda la presión del aire. Cuanto mayor sea el cambio de presión, más fuerte será el sonido.
Del oído al cerebro
Entonces, ¿cómo suenan realmente estas colisiones moleculares? Gracias al tímpano.
Esta membrana se encuentra dentro del canal auditivo. Vibra cuando las moléculas en colisión lo golpean. Estas vibraciones son captadas por los pequeños huesos del oído medio y transmiten su movimiento a la cóclea. La cóclea es una estructura en espiral llena de líquido ubicada en el oído interno.
La vibración provoca ondas de presión en el líquido. El oído interno contiene el órgano de Corti, una estructura sensorial que convierte estos cambios de presión en impulsos eléctricos. Estos impulsos viajan a lo largo del nervio auditivo hasta el cerebro. El cerebro hace el trabajo pesado al interpretar las señales en música, habla o ruido.
Este proceso depende completamente del medio. Si las moléculas no chocan, no hay sonido.
Problemas de vacío
Por eso nadie en el espacio puede oírte gritar. El espacio es un vacío. Las moléculas están demasiado separadas para interactuar. No hay colisiones. No hay reacciones en cadena. No hay sonido. Si quieres una calma total, mira las estrellas. Es el único lugar que realmente lo ofrece.
Conexión de altavoz
Los parlantes tradicionales funcionan haciendo vibrar el cono para expulsar el aire. Los altavoces de vibración adoptan un enfoque diferente. Transfiere energía mecánica directamente a superficies sólidas. La superficie misma se convierte en una película. Vibra y mueve el aire sobre él. Debido a que los objetos sólidos transmiten el sonido de manera más eficiente que el aire, estos dispositivos pueden producir un sonido sorprendentemente alto en un espacio reducido. La superficie es importante. Cuanto más grande sea la mesa o la ventana, mayor será la masa vibratoria y más rico será el sonido.
Esta es una solución inteligente a las limitaciones de los pequeños dispositivos electrónicos modernos. Estos transductores convierten objetos cotidianos en fuentes de energía sonora aprovechando las propiedades físicas de materiales densos.
Probablemente ya conozcas la construcción de un altavoz estándar. Las piezas visibles como la suspensión, el diafragma y las tapas antipolvo son sólo la punta del iceberg. La suspensión mantiene la película en su lugar. La película tiene forma cónica, como puede ver, con una tapa antipolvo en el medio. Detrás de la cubierta se encuentra el verdadero caballo de batalla: la bobina móvil.
Una bobina es un electroimán en movimiento. Cuando fluye corriente, se crea un campo magnético. Invierte la corriente y cambias la polaridad. Hay un imán permanente en la parte inferior del altavoz. Cuando el campo magnético de la bobina coincide con el campo magnético permanente, se repelen. La bobina empuja hacia afuera, lo que impulsa la película hacia adelante. ¿Polaridad inversa? Se atraen. La bobina retrocede, arrastrando consigo el diafragma.
La rápida corriente alterna hace que la bobina rebote hacia arriba y hacia abajo. La membrana comprime y diluye del mismo modo el aire circundante. Esas ondas de presión son sólidas. El amplificador proporciona los patrones eléctricos específicos necesarios para reconstruir la señal de audio.
A continuación, vea el altavoz de vibración. Elimina el diafragma por completo. En cambio, la bobina móvil está conectada directamente a la placa móvil. Colocar el disco sobre un objeto sólido proporciona un tipo diferente de sensor. Un Convertidor es un dispositivo que convierte una forma de energía en otra forma de energía. Aquí, la energía eléctrica se convierte en energía mecánica y luego en ondas sonoras en el aire.
Cuando la bobina vibra, sacude la placa. La placa empuja contra la superficie. Esa superficie empieza a vibrar también. Desplaza las moléculas de aire como lo haría un cono. Tus oídos captan esas colisiones. Sin embargo, no todos los materiales son iguales. El vidrio y la madera generalmente resuenan mejor que los metales densos o los plásticos gruesos. Puedes ocultar estos altavoces dentro de las paredes. Las propias paredes actúan como altavoces, invisibles y difundiendo el sonido por toda la habitación.
Los fabricantes ya se están volviendo creativos con esta tecnología. Puedes colocar un altavoz vibratorio en un casco de esquí. Se mantiene seguro mientras escuchas música en las pistas. La versión de escritorio elimina el desorden de cuadros visibles y convierte todo el escritorio en una sola fuente de sonido. Luego están las variantes de conducción ósea. Pasa por alto completamente tus oídos y transmite la vibración directamente a través de tu cráneo. Escuchas la música, pero también la sientes.
La física es simple. La aplicación es todo lo contrario.
