Un uso del eco

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

• Fisika

En el taller anterior explicamos qué es eco y en esta ocasión vamos a dar a conocer una de sus aplicaciones. A pesar de que el fenómeno siempre se ha conocido, durante años no ha tenido ningún uso. A principios de este siglo se hundió el inmenso barco llamado "Titanic", con el que casi todos los pasajeros se hundieron. La causa de este siniestro fue el choque contra un iceberg.

Para evitar que esto sucediera y detectar obstáculos de hielo durante la noche o en días nublados, se les ocurrió utilizar el eco. Con la aplicación que se les ocurrió no se logró lo que se pretendía, pero con ella se desarrolló la idea de medir la profundidad mediante el sonido reflejado en el fondo marino.

En la imagen se puede ver un esquema de esta idea. En parte del barco sumergido hay un foco de ondas acústicas. Las ondas sonoras que salen del foco bajan por el agua hasta llegar al fondo, después de haber sido aquí reflejadas irán subiendo, generando cierto eco. Este eco es asumido por un aparato especial situado en la parte baja del buque y un sistema de relojes mide con precisión el tiempo que transcurre entre la emisión de la onda acústica y la recepción del eco. Si se conoce la velocidad del ruido en el agua, la distancia entre el barco y el fondo marino es muy fácil de calcular.

La sonda de eco o sonar, así se llama a este sistema y aparato, fue una auténtica revolución en el campo de la medición de profundidades de los mares. Para la utilización de los sistemas previos de Sonarra, el buque debía permanecer parado y durante mucho tiempo: la cuerda de sondas estaba enrollada en una rueda y poco a poco se desprendía para ser recolectada de la misma manera durante ciento cincuenta metros por minuto. Por lo tanto, para medir tres kilómetros de profundidad se necesitaban cuarenta y cinco minutos.

Tanto con Sonarra como con el barco en marcha, esta medición se puede realizar en pocos segundos y el resultado obtenido es mucho más preciso y seguro. El error de este sistema de sondeo no supera el cuarto de metro, ya que se mide con una precisión del intervalo de tiempo tres mil veces menor que un segundo.

La medición exacta de grandes profundidades es muy importante en la ciencia oceanográfica y la medición rápida, precisa y segura de las profundidades es de gran ayuda para la navegación. Sonarra permite, entre otras cosas, acercar los barcos a la costa de forma ágil y sin peligro.

La primera sonda de eco fue ideada por el físico francés Langevin para detectar buceos alemanes durante la Primera Guerra Mundial.

Los sonares actuales no utilizan el sonido habitual sino los "ultrasonidos". Su frecuencia es de millones de oscilaciones por segundo y no oye los oídos humanos.

Espejos acústicos

El eco es sólo el resultado de la reflexión del sonido y a través de estos reflejos podemos realizar otro ejercicio curioso.

Un gran muro, un edificio o cualquier obstáculo que pueda reflejar el ruido, se puede asimilar a un espejo en el que el sonido se comporta de la misma manera que la luz se refleja en un espejo laun.

Los espejos acústicos pueden ser tanto laun como esféricos. Las cóncavas esféricas recogen los rayos del sonido en su foco.

Este ejercicio se realizará con dos platos profundos y reloj de muñeca. Pongamos sobre una mesa uno de estos platos y sobre ella, a varios centímetros del fondo, sujetamos con la mano un reloj de muñeca. Como se muestra en la imagen, acercar el otro plato al oído. Si conseguimos la posición que necesitan los relojes, las orejas y los platos (tras varios intentos) escucharíamos los latidos del reloj. Si se rompe los ojos, no seremos capaces de decir si tenemos el reloj a mano izquierda o derecha.

Los castilleros medievales conocían bien estas curiosidades sonoras y las utilizaban en sus construcciones, para lo que colocaban armaduras e imágenes en los focos de los espejos sonoros cóncavos bien disimulados.