Rueda de Savart

Una rueda de Savart (también llamada ocasionalmente rueda de Hooke) es un dispositivo acústico llamado así en honor al físico francés Félix Savart. Fue originalmente concebida y desarrollada por el científico inglés Robert Hooke.[2]

Una ilustración de la rueda de Savart (de The Popular Science Monthly, 1873)[1]

Consiste en una lengüeta sostenida al lado de un trinquete que produce un sonido cuyo tono varía dependiendo de la velocidad a la que está girando el trinquete. Un mecanismo de este tipo, hecho usando ruedas de latón, permitió que Hooke produjera ondas de sonido de una determinada y conocida frecuencia. Hooke demostró a la Royal Society en 1681 cómo el tono de un sonido se relaciona directamente con la frecuencia. Por motivos prácticos, el dispositivo de Hooke fue reemplazado por la invención del diapasón.

Aproximadamente un siglo y medio después del trabajo de Hooke, el mecanismo volvió a ser tomado en cuenta por Savart para su investigación acerca de la audición humana. En la década de 1830, Savart fue capaz de construir trinquetes de latón grandes y finamente dentados que podían producir frecuencias de hasta 24 kHz, en lo que parece ser el primer dispositivo artificial capaz de producir frecuencias de ultrasonido. En los años siguientes del siglo XIX, las ruedas de Savart fueron usadas también en investigaciones fisiológicas y psicológicas que trataban la percepción del tiempo.

Actualmente, las ruedas de Savart son comúnmente usadas en lecturas de física, usando en reemplazo de la lengüeta una manguera de aire.[3]

DescripciónEditar

El dispositivo básico consiste de un trinquete con una gran cantidad de dientes separados uniformemente en su borde.[4]​Cuando la rueda es girada mientras una lengüeta estática al lado de ella golpea sus dientes, se pueden oír chasquidos. Cuando la rueda se gira rápidamente produce una sucesión de chasquidos que se oyen de manera estridente y con un tono alto; mientras que si se gira lentamente, el tono del sonido disminuye progresivamente. Debido a que la frecuencia del sonido es directamente proporcional a la velocidad a la que se gira la rueda, una rueda de Savart puede ser calibrada para proporcionar una medida absoluta del tono. Múltiples ruedas de diferentes tamaños sujetadas por el mismo eje y con más o menos dientes pueden ser usadas simultáneamente para producir varios tonos a la vez y construir acordes cuando se gira el sistema a una velocidad angular constante.[5]

Historia de la ruedaEditar

La rueda de HookeEditar

Hooke empezó su trabajo con la rueda en marzo de 1676, junto con el notable relojero Thomas Tompion, tras unas conversaciones con el músico teórico William Holder. Hooke tenía ya un previo interés en las vibraciones e incluso había presumido en 1666 que podría determinar la velocidad de las alas de un pájaro a partir del sonido que producían.[6][7][nota 1]​ En julio de 1681, Hooke demostró esto ante la Royal Society usando su rueda de latón.[8]​ De esta manera, fue capaz de generar por primera vez ondas sonoras de una frecuencia conocida y proporcionó una demostración empírica de la correspondencia entre la percepción humana del tono sonoro y la propiedad física de la frecuencia de las ondas. Además, al poner varias ruedas simultáneamente sobre el mismo eje, Hooke fue capaz de identificar intervalos musicales: quintas, cuartas, etc.[9][nota 2]

Hooke publicó sus descubrimientos en 1705. Aunque estaba proporcionando una manera precisa de medir los tonos, la rueda se hizo rápidamente irrelevante tras la invención del diapasón en 1711.[10][11]

Versión de SavartEditar

La rueda de Hooke no volvió a ser utilizada con motivo de estudio durante más de un siglo. El siguiente uso documentado de la rueda fue hecho en 1830 cuando Savart utilizó un dispositivo parecido al de Hooke que desarrolló mientras investigaba las frecuencias más bajas del umbral auditivo.[12][13]​ La contribución específica de Savart al dispositivo fue añadir un tacómetro al eje de la rueda dentada para facilitar su calibración. Savart usó su rueda como una alternativa práctica a la sirena de John Robison, que estaba siendo usada contemporáneamente por Charles Cagniard de la Tour para examinar el rango de la audición humana.[14]​ Hacia el año 1834, Savart había construido ruedas de latón de 82 cm de diámetro, que contenían al menos 720 dientes. Estas ruedas podían producir frecuencias de hasta 24 kHz, siendo presumidamente estas los primeros dispositivos artificiales en generar frecuencias de ultrasonido.

Uso en experimentos de la percepción temporalEditar

Durante la segunda mitad del siglo XIX, la rueda de Savart fue adaptada para el uso en investigaciones fisiológicas y psiológicas en la percepción del tiempo. En 1873, el psicólogo austríaco Sigmund Exner concluyó, usando la rueda, que las personas tendrían la capacidad de distinguir chasquidos sucesivos de la rueda (o, alternativamente, sonido casi continuo producido por la lengüeta) en un intervalo de tiempo entre dos chasquidos de 2 ms (un quinientosavo de segundo). Una versión modificada de la rueda que producía números variados de chasquidos en diferentes intervalos fue usada posteriormente por los psicólogos estadounidenses Granville Stanley Hall y Joseph Jastrow, quienes en 1886 investigaron acerca de los límites de la percepción de discontinuidades acústicas.[15]

Aplicaciones musicales y demásEditar

En 1894, el ingeniero eléctrico francés Gustave Trouvé patentó un teclado eléctrico que usaba una serie de 88 ruedas de Savart de distintos tamaños para ser tocado como si fuera un piano, permitiendo acordes armónicos y dinámica. El mismo principio es usado en órganos eléctricos como el órgano de Hammond, que usa ruedas tonales.[16]

El concepto también ha sido adaptado para construir instrumentos musicales experimentales como algunos de Bart Hopkin. En este caso, se consiste de una serie de treinta discos de madera de distintos tamaños ensamblados en un eje motorizado. Vibraciones son producidas por un plectro cuando entra en contacto con los dientes de la rueda en intervalos regulares de tiempo. Estas vibraciones son amplificadas usando poliestireno que actúa como una caja de resonancia. Se afirma que este instrumento produce el sonido «más molesto e irritante» jamás conocido.[17]

Véase tambiénEditar

NotasEditar

  1. Según Pepys, Hooke dijo ser «capaz de medir la cantidad de agitaciones de las alas de una mosca (esas que zumban durante el vuelo) por la nota musical que producen, durante su vuelo».
  2. Según el propio Hooke, fue capaz de demostrar «por el golpe de los dientes de varias ruedas de latón, proporcionalmente cortadas en cuanto a su cantidad, y giradas muy rápido, en las cuales se podía observar que los golpes iguales o proporcionales de los dientes, que son de 2 a 1, de 4 a 3, etc., hacían los "intervalos" musicales.»

ReferenciasEditar

  1. Popular Science Monthly (mayo de 1878). E. L. Youmans, ed. «Wave-action in Nature» [La acción de las ondas en la naturaleza] (en inglés). Consultado el 4 de julio de 2020. 
  2. Berg, Richard E. (27 de septiembre de 2013). «Acoustics - Early experimentation» [Acústica - Experimentación temprana] (en inglés). Consultado el 4 de julio de 2020. 
  3. Univerisity of California, Berkeley Physics Lecture Demonstrations. «Savart's wheel: Toothed wheel and cardboard or air jet» [La rueda de Savart: rueda dentada y cartón o flujo de aire] (en inglés). Consultado el 4 de julio de 2020. 
  4. Avery, Elroy McKendree (2012) [1895]. School Physics [Física escolar] (en inglés). HardPress. ISBN 978-1-290-41178-3. 
  5. Kenyon College. «Savart's Wheel» [Rueda de Savart] (en inglés). Consultado el 4 de julio de 2020. 
  6. Inwood, Stephen (2011). The man who knew too much [El hombre que sabía mucho] (en inglés). Londres: Pan Macmillan. p. 320. ISBN 978-0-330-53218-1. 
  7. The Popular Science Monthly (octubre de 1880). «The English Precursors of Newton: II» [Los precursores ingleses de Newton: II] (en inglés). p. 786. Consultado el 4 de julio de 2020. 
  8. Dostrovsky, Sigalia; Campbell, Murray. «Physics of Music» [La física de la música] (en inglés). Oxford Music Online. (requiere suscripción). 
  9. Green, Burdette; Butler, David (2002). «From acoustics to Tonpsychologie». En Thomas Christensen, ed. The Cambridge History of Western Music Theory [La historia de la teoría de Cambridge sobre la música occidental] (en inglés). Cambridge University Press. p. 249. ISBN 978-0-521-62371-1. 
  10. Ampel, Frederick J.; Uzzle, Ted (16 de marzo de 1993). «The History of Audio and Sound Measurement» [La historia del audio y la medida del sonido] (en inglés). Berlín: Audio Engineering Society: AES Convention Paper Forums. Consultado el 4 de julio de 2020. 
  11. Carterette, Edward (1978). «Early Speaking Machines». En Edward Carterette, ed. Hearing [Audición] (en inglés) IV. Nueva York: Elsevier. p. 28. ISBN 978-0-323-14275-5. 
  12. Graff, Karl F. (2012) [1981]. «A history of Ultrasonics». En Warren P. Mason; R. N. Thurston, eds. Physical Acoustics [Acústica física] (en inglés) XV. Nueva York: Elsevier. pp. 4-5. ISBN 978-0-323-15251-8. 
  13. Dostrovsky, Sigalia (2008). «Savart, Félix». Encyclopedia.com (en inglés). Consultado el 4 de julio de 2020. 
  14. Jackson, Myles W. (2012). «From Scientific Instruments to Musical Instruments: The Tuning Fork, the Metronome, and the Siren». En Trevor Pinch; Karin Bijsterveld, eds. The Oxford Handbook of Sound Studies [El manual de Oxford de los estudios de los sonidos] (en inglés). Oxford: Oxford University Press. p. 206. ISBN 978-0-19-538894-7. 
  15. Roeckelein, Jon E. (2000). The Concept of Time in Psychology: A Resource Book and Annotated Bibliography [El concepto del tiempo en la psicología: un libro recursivo y su bibliografía] (en inglés). Westport CT.: Greenwood Publishing Group. p. 65. ISBN 978-0-313-31100-0. 
  16. Desmond, Kevin (2015). Kevin Desmond, ed. Gustave Trouvé: French Electrial Genius (1839 - 1902) (en inglés). Jefferson, Carolina del Norte: McFarlands & Company Inc., Publishers. pp. 148-149. ISBN 978-1-4766-1968-2. 
  17. «Savart's Wheel» [La rueda de Savart] (en inglés). Point Reyes Station, California. 12 de octubre de 2009. Archivado desde el original el 21 de febrero de 2014. Consultado el 4 de julio de 2020. 

Enlaces externosEditar