Un ús del ressò

1996/02/01 Bandres Unanue, Luis Iturria: Elhuyar aldizkaria

• Fisika

En el taller anterior expliquem què és eco i en aquesta ocasió donarem a conèixer una de les seves aplicacions. A pesar que el fenomen sempre s'ha conegut, durant anys no ha tingut cap ús. A principis d'aquest segle es va enfonsar l'immens vaixell anomenat "Titanic", amb el qual gairebé tots els passatgers es van enfonsar. La causa d'aquest sinistre va ser el xoc contra un iceberg.

Per a evitar que això succeís i detectar obstacles de gel durant la nit o en dies ennuvolats, se'ls va ocórrer utilitzar el ressò. Amb l'aplicació que se'ls va ocórrer no es va aconseguir el que es pretenia, però amb ella es va desenvolupar la idea de mesurar la profunditat mitjançant el so reflectit en el fons marí.

En la imatge es pot veure un esquema d'aquesta idea. En part del vaixell submergit hi ha un focus d'ones acústiques. Les ones sonores que salin del focus baixen per l'aigua fins a arribar al fons, després d'haver estat aquí reflectides aniran pujant, generant cert ressò. Aquest ressò és assumit per un aparell especial situat en la part baixa del vaixell i un sistema de rellotges mesura amb precisió el temps que transcorre entre l'emissió de l'ona acústica i la recepció del ressò. Si es coneix la velocitat del soroll en l'aigua, la distància entre el vaixell i el fons marí és molt fàcil de calcular.

La sonda de ressò o sonar, així es diu a aquest sistema i aparell, va ser una autèntica revolució en el camp del mesurament de profunditats de les mars. Per a la utilització dels sistemes previs de Sonarra, el vaixell havia de romandre aturat i durant molt de temps: la corda de sondes estava enrotllada en una roda i a poc a poc es desprenia per a ser recol·lectada de la mateixa manera durant cent cinquanta metres per minut. Per tant, per a mesurar tres quilòmetres de profunditat es necessitaven quaranta-cinc minuts.

Tant amb Sonarra com amb el vaixell en marxa, aquest mesurament es pot realitzar en pocs segons i el resultat obtingut és molt més precís i segur. L'error d'aquest sistema de sondeig no supera el quart de metre, ja que es mesura amb una precisió de l'interval de temps tres mil vegades menor que un segon.

El mesurament exacte de grans profunditats és molt important en la ciència oceanogràfica i el mesurament ràpid, precisa i segura de les profunditats és de gran ajuda per a la navegació. Sonarra permet, entre altres coses, acostar els vaixells a la costa de manera àgil i sense perill.

La primera sonda de ressò va ser ideada pel físic francès Langevin per a detectar bussejos alemanys durant la Primera Guerra Mundial.

Els sonessis actuals no utilitzen el so habitual sinó els "ultrasons". La seva freqüència és de milions d'oscil·lacions per segon i no sent les oïdes humanes.

Miralls acústics

El ressò és només el resultat de la reflexió del so i a través d'aquests reflexos podem realitzar un altre exercici curiós.

Un gran mur, un edifici o qualsevol obstacle que pugui reflectir el soroll, es pot assimilar a un mirall en el qual el so es comporta de la mateixa manera que la llum es reflecteix en un mirall laun.

Els miralls acústics poden ser tant laun com a esfèrics. Les còncaves esfèriques recullen els raigs del so en el seu focus.

Aquest exercici es realitzarà amb dos plats profunds i rellotge de nina. Posem sobre una taula un d'aquests plats i sobre ella, a diversos centímetres del fons, subjectem amb la mà un rellotge de nina. Com es mostra en la imatge, acostar l'altre plat a cau d'orella. Si aconseguim la posició que necessiten els rellotges, les orelles i els plats (després de diversos intents) escoltaríem els batecs del rellotge. Si es trenca els ulls, no serem capaços de dir si tenim el rellotge a mà esquerra o dreta.

Els castilleros medievals coneixien bé aquestes curiositats sonores i les utilitzaven en les seves construccions, per al que col·locaven armadures i imatges en els focus dels miralls sonors còncaus ben dissimulats.