Cimática

Resonancia hace visible con semillas negras en una caja de resonancia de clavicordio

Solución de agua y almidón de maíz bajo la influencia de la vibración de la onda de seno

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Una demostración de la arena formando patrones cymatic en una placa de metal. De la película Outer Worlds mundos interiores.

CimáticaDe Griego: ΚῦΜΑ, lo que significa "onda", es un subconjunto de fenómenos vibracionales modales. El término fue acuñado por Hans Jenny (1904 - 1972), un seguidor suizo de la pseudociencia denominada antroposofía. Normalmente la superficie de una placa, diafragma o de membrana se hace vibrar, y las regiones de desplazamiento máximo y mínimo se hacen visibles en una capa delgada de partículas, pasta o líquido. Diferentes patrones emergen en el medio dependiendo de la geometría de la placa y la frecuencia de conducción excitatorio.

El aparato utilizado puede ser simple, como el viejo chino cuenco, manijas de cobre se frotan y hacer que los elementos de fondo en cobre a vibrar. Otros ejemplos incluyen la Placa de Chladni y el llamado cymascope.

Historia

En 08 de julio de 1680, Robert Hooke fue capaz de ver los patrones nodales asociados a los modos de vibración de las placas de cristal. Hooke funcionó un arco a lo largo del borde de una placa de vidrio cubierta con harina y vio los patrones nodales emerger.

El músico alemán y físico Ernst Chladni notado en el siglo XVIII que se pueden observar los modos de vibración de una membrana o una placa por aspersión a la superficie que vibra con un polvo fino (p. ej., Lycopodium polvo, harina o arena fina). El polvo se mueve debido a la vibración y se acumula progresivamente en los puntos de la superficie correspondiente a la vibración sonora. Los puntos forman un patrón de líneas, conocidas como líneas nodales del modo vibración. Los modos normales de vibración y el patrón de líneas nodales asociados a cada uno de estos, son totalmente determinados, para una superficie con características mecánicas homogéneas, de la forma geométrica de la superficie y por la forma en que la superficie está limitada.

Experimentos de este tipo, similar a las realizadas anteriormente por Galileo Galilei alrededor de 1630 y por Robert Hooke en 1680, fueron posteriormente perfeccionados por Chladni, quien introdujo sistemáticamente en 1787 en su libro Entdeckungen über die Theorie des Klanges (Descubrimientos en la teoría del sonido). Esto proporcionó una importante contribución a la comprensión de los fenómenos acústicos y el funcionamiento de los instrumentos musicales. Los valores así obtenidos (con la ayuda de un arco de violín que frotó perpendicular a lo largo del borde de placas lisas cubierta con arena fina) todavía son designados por el nombre de "Figuras de Chladni".

Obra de Hans Jenny

En 1967 Hans Jenny, un seguidor de la doctrina antroposófica de Rudolf Steiner, publicó dos volúmenes titulados Kymatic (1967 y 1972), en la cual, repitiendo los experimentos de Chladni, afirmaba la existencia de un poder sutil basado en las imágenes normales, simétricas hechas por ondas sonoras. Jenny pone arena, polvo y líquidos en una placa metálica conectada a un oscilador que puede producir un amplio espectro de frecuencias. La arena u otras sustancias estaban organizados en diferentes estructuras caracterizadas por formas geométricas típicas de la frecuencia de la vibración emitida por el oscilador.

Según Jenny, estas estructuras, que recuerdan a la mandala y otras formas recurrentes de la naturaleza, sería una manifestación de un campo de fuerza invisible de la energía vibracional que lo generó. Estaba particularmente impresionado por una observación que imponer una vocalización en antiguo sánscrito de Om (considerado por los hindúes y budistas como el sonido de la creación) el polvo del lycopodium forma un círculo con un punto de centro, una de las maneras en que había sido representado Om. De hecho, por un plato de forma circular, descansando en el centro (o la frontera, o por lo menos en un conjunto de puntos con simetría central), los modos de vibración nodal todos tienen simetría central, por lo que la observación de Jenny es totalmente coherente con propiedades matemáticas conocidas.

Desde el punto de vista físico-matemáticos, la forma de los patrones nodales está predeterminada por la forma del cuerpo en vibración o, en el caso de las ondas acústicas en un gas, la forma de la cavidad que contiene el gas. La onda de sonido, por lo tanto, no influye en absoluto la forma del cuerpo vibrante o la forma de los patrones nodales: la única cosa que cambia debido a la vibración es el arreglo de la arena. La imagen formada por la arena, a su vez, está influenciada por el espectro de frecuencia de la vibración sólo porque cada modo de vibración se caracteriza por una frecuencia específica: por lo tanto, el espectro de la señal que excita la vibración determina que los patrones se muestran realmente nodally.

Los fenómenos físicos involucrados en la formación de figuras de Chladni se explican mejor por la física clásica.

Cimática como pseudociencia

Investigadores en las similitudes entre las intuiciones filosóficas y religiosas y aspectos de la física moderna han afirmado paralelismos entre el fenómeno descrito por cimática, las formas de onda de la mecánica cuántica y los fenómenos que conducen a la formación de estructuras fractales.

Seguidores de Jenny, en quack grupos como el llamado Instituto del globo, han afirmado falsamente que las ondas sonoras que generan patrones particulares podría tener algún tipo de poder curativo y ofrecen clases fraudulentas pretendiendo enseñar que esto supone información.

Influencias en arte y música

Dispositivos para la visualización de imágenes nodales han influido en las artes visuales y música contemporánea. Artista Björk creado proyecciones de cimática patrones en colaboración con Evan Grant utilizando frecuencias de gira de su álbum Biofilia.

Libro de Hans Jenny en figuras de Chladni influenciado Alvin Lucier y ayudó a conducir a la composición de Lucier Reina del sur. Trabajo de la máquina de hilar también fue seguido por Centro de estudios visuales avanzados Fundador (CAVS) György Kepes en MIT. Su trabajo en esta área incluye un pedazo acústico vibrado de metal de hoja en que habían sido perforados pequeños agujeros en una cuadrícula. Pequeñas llamas de gas quemaron a través de estos agujeros y Termodinámica patrones se hicieron visibles por esta configuración.

A mediados de 1980, artista visual Ron Rocco, quien también desarrolló su trabajo en el CAVS, emplearon espejos montados en pequeños motores servos, impulsado por la señal de audio de un sintetizador y amplificada por un amplificador de tubo para reflejar el haz de un láser. Esto crea patrones de luz que correspondió a la frecuencia y la amplitud de audio. Usar este rayo para generar feedback de video y computadoras para procesar la señal de retroalimentación, Rocco creó su serie "Andro-media" de las instalaciones. Rocco más adelante formado una colaboración con el músico David Hykes, que practicaban una forma de insinuación mongol cantando con el coro armónico, para generar imágenes cymatic de una piscina de mercurio líquido, que funcionaba como un espejo líquido para modular el haz de un Helium-Neon láser desde el sonido así generado. Fotografías de este trabajo pueden encontrarse en el Ars Electronica Catálogo de 1987.

Filósofo y fotógrafo alemán contemporáneo Alexander Lauterwasser ha traído cimática en el siglo XXI utilizando finamente hecho a mano osciladores de cristal resuenan las placas de acero cubiertos con arena fina y a vibrar pequeñas muestras de agua en Platos de Petri. Su primer libro, Imágenes del sonido del agua, traducido al inglés en 2006, imágenes características de la luz que refleja de la superficie del agua puso en marcha por fuentes sonoras que van desde la pura ondas sinusoidales música por Beethoven, Karlheinz Stockhausen, electroacústica Grupo Kymatik (que a menudo registrar en el ambisonic sonido envolvente) y canto de armónicos. Son impresionantes las fotografías resultantes de los patrones de ondas estacionarias. Libro de Lauterwasser enfocadas en crear análogos visuales detallados de los patrones naturales que van desde la distribución de manchas de un leopardo a los patrones geométricos encontrados en plantas y flores, a las formas de Medusa y los patrones intrincados encontrados el caparazón de una tortuga.

Compositor Stuart Mitchell y su padre Mitchell T.J. afirma Capilla Rosslynde tallas supuestamente contienen referencias a patrones de cimática. En 2005 creó una obra llamada El motete de Rosslyn realizado por intentar coincidir con varios Chladni patrones de 13 símbolos geométricos tallan sobre las caras de cubos de 14 arcos. Como muchos reclamos de la comunidad de cimática, la hipótesis de que las tallas representan patrones de Chladni no es apoyada por evidencia científica o histórica. Uno de los problemas es que muchas de las tallas de 'la caja' no son originales, habiendo sido reemplazado en el siglo 19 después de daño por erosión.

Influencias en la ingeniería

Inspirados en patrones periódicos y simétricos en la interfase aire-líquido creado por las vibraciones de sonido, P. Chen y colaboradores desarrollaron un método para diseñar diversas estructuras materiales y microescala utilizando plantillas basadas en líquido. Esta plantilla base líquida puede reconfigurarse dinámicamente mediante la regulación de la aceleración y la frecuencia de vibración.

Véase también

• Visualización de música
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