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13 de julio de 2017

¿Cómo funciona una guitarra eléctrica?

¿Alguna vez te has preguntado cómo funciona una guitarra eléctrica? ¿Qué la diferencia de una guitarra acústica? ¿Porqué se llama eléctrica? ¿Qué hace que suene cuando ni siquiera usa tomacorrientes o enchufe? En este artículo -que será ameno y no demasiado extenso- te voy a explicar un par de detalles interesantes, que no está de más saber, sobre la guitarra eléctrica y su funcionamiento. Se trata de un artículo orientado a newbies ó novatos. 

Primero un poco de historia. 


Se le atribuye la invención de la guitarra eléctrica moderna, a mediados del siglo XX, a Lester William Polfus, mejor conocido como Les Paul (creador de la marca Gibson y en honor a quien se utiliza el nombre para ese modelo de Gibson, Epiphone y otras marcas posteriores), quien sin saberlo crearía gran historia con "su" invención junto con la aparición del amplificador de guitarra en 1935. Sin embargo los primeros modelos fueron de Bigsby (ver el artículo linkado arriba). E incluso antes que Gibson crease la Les Paul, ya había sido creada la primera Broadcaster de Leo Fender, la primera en ser producida en serie.
Todo comenzó buscando mayor sonido para tocar en directo. A partir de ese momento, tenemos el que es uno de los instrumentos más populares en prácticamente todos los géneros de música moderna, desde el Blues y el Jazz, hasta el Rock y Heavy Metal de hoy día. La primera guitarra eléctrica fue manufacturada por Rickenbacker.


Artículo: #4: Anglagard-les-paul-portrait.jpg
Lester William Polfus "Les Paul"


La guitarra eléctrica es un instrumento musical armónico que utiliza el principio de inducción electromagnética con el objeto de convertir la vibración de las cuerdas en señales eléctricas y, por medio del amplificador, estas señales en sonido.


Artículo: #4: Anglagard-electromagneticinduction.gif

La inducción electromagnética es el fenómeno que origina la producción de una fuerza electromotriz en un medio o cuerpo expuesto a un campo magnético variable (las cuerdas), respecto a un campo magnético estático (las bobinas en las pastillas y sus imanes). Es así que, cuando dicho cuerpo es un conductor, se produce la corriente inducida. Este fenómeno fue descubierto por Michael Faraday en 1831, quien lo expresó indicando que:


  • La magnitud de la tensión inducida es proporcional a la variación del flujo electromagnético (Ley de Faraday).


Artículo: #4: Anglagard-michael-faraday-1241x763.jpg
Michael Faraday (1791-1867)

En el caso de una guitarra eléctrica, el sonido se ve influido por el diseño de las pastillas, ubicación de las mismas, escala, y material las cuales estén hechas; siendo todo esto causa de diversos cambios en el flujo electromagnético que sucede con la vibración de las cuerdas.

Artículo: #4: Anglagard-single_coil_string_anim.gifArtículo: #4: Anglagard-induccion3.gif

De esta manera, las pastillas son el ente que convierte la vibración de las cuerdas en energía eléctrica, la cual pasa por una diversidad de circuitos (resistencias variables y capacitores en un ámbito básico) para tallar nuestro sonido a gusto antes de salir hacia el amplificador, el cual recibe la señal eléctrica y hace una serie de procesos que crean ese sonido caliente y agresivo que tanto nos gusta.


Artículo: #4: Anglagard-electric-guitar-wiring-diagrams-b64fde88136d376f.jpg Esquema de circuito de guitarra tipo Les Paul

Desde un primer vistazo la apariencia de la guitarra eléctrica no ayuda a optimizar el sonido, porque es un instrumento macizo, a diferencia de las guitarras acústicas que son huecas y tienen caja de resonancia. Hay una gran polémica sobre si algunas propiedades de la madera afectan o no al sonido de las guitarras eléctricas, como puede ser el peso y los nudos de la propia madera, que pueden afectar al sustain.

Tenemos un mástil que va atornillado (o de una pieza) al cuerpo, a lo largo del cuál van los trastes y el clavijero. Las cuerdas son de metal por un motivo: para que sus propiedades electromagnéticas interactúen con las pastillas de manera adecuada, generando la energía eléctrica.

Las pastillas son 6 (en el caso de las guitarras de seis cuerdas o más de seis si tienen más cuerdas) imanes rodeados de una bobina de cobre fino, más fino que el cabello humano. Esta bobina rodea los imanes aproximadamente 7200 veces (dependiendo de modelos y fabricantes). La corriente emitida por una pastilla de guitarra eléctrica ronda los 2 voltios de media, aunque depende del modelo concreto y de si son simples o dobles (para más información sobre pastillas, ver el artículo Diferencia técnica entre pastillas activas y pasivas).


Artículo: #4: Anglagard-single-coil-pickup.jpg
Pastilla pasiva single tipo Fender

Producto de estos descubrimientos y creaciones hoy día gozamos de una infinidad de aparatos digitales que producen una inmensa variedad de sonidos orgánicos a base de circuitería y señales eléctricas. Todo se lo debemos a visionarios que no pueden estarse quietos...


Tomado de:

Guitar Bend

5 de agosto de 2014

Matemáticas agresivas: el rifle de Gauss

Johann Carl Friedrich Gauss (que por cierto cumplió años hace nada). El príncipe de los matemáticos, y no por nada: contribuyó en teoría de númerosanálisis matemático, geometría diferencialestadística, álgebra, geodesia, magnetismo, óptica… hasta tiene un premio con su nombre.

gauss
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Y en esa entrada me centraré en una de las aplicaciones que tuvo su trabajo en uno de los campos mencionados: el magnetismo. A muchos de los que hayan hecho física en 2º de bachiller les debe sonar el tema de inducción (yo le tenía pánico, sinceramente) pero para los que no hayan dado el tema, haga mucho que lo han dado o simplemente les falta refrescar conceptos, conviene dar unas pinceladas antes de proseguir (lo expondré a grosso modo, perdonadme físicos del mundo):

magfinCoge un solenoide (un alambre en espiral, por ejemplo). Coge un imán. Haz pasar el imán por dentro del solenoide… ¡y voilà! corriente eléctrica, más concretamente corriente eléctrica inducida. Obviamente, con un imán de los de andar por casa el efecto será muy depreciable (habría que pasarlo a gran velocidad y que fuera potente). El efecto recíproco también ocurre, esto es, haz pasar electricidad por un solenoide e inducirás un campo magnético.

La inducción electromagnética (no confundir con la inducción matemática, de la que hablamos aquí) la descubrió y experimentó con ella el gran físico Michael Faraday, mientras que la ley que relaciona el campo magnético con el eléctrico es la que se conoce como ley de Ampère y la mayoría de demostraciones matemáticas del efecto de campos electromagnéticos corrieron de la mano de Gauss. Esto ha tenido muchísimas aplicaciones (además de las cocinas de inducción, de aquí el nombre) incluidas algunas más claramente… peligrosas:

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Sí, todo eso es una pistola

Llamada coilgun, pistola de Gauss, rifle de Gauss o cañón de Gauss, este arma se basa en lo que hemos comentado arriba, en las demostraciones que realizó Gauss en su día. La patente de este arma es de Kristian Birkeland en 1900, un hombre conocido también por sus estudios sobre la Aurora boreal. En principio, el funcionamiento no es complicado: una serie de bobinas puestas una detrás de otra, por las que van pasando corriente sucesivamente. Pongamos un proyectil ferromagnético al principio de esta cadena. Al pasar la corriente por la primera bobina, esta creará un campo magnético inducido que atraerá al proyectil. Se apaga, y se enciende la segunda, haciendo que el proyectil siga y se acelere hacia la segunda, y así sucesivamente hasta que no quedan bobinas y el proyectil sale disparado. No es tan difícil… en principio.

Los electroimanes deben encenderse y apagarse en un momento muy preciso, debido al fenómeno físico de la histéresis. Básicamente es que al desconectar la corriente eléctrica, unos momentos después todavía podría atraer el proyectil desacelerándolo, lo contrario de lo que se pretende. Por eso hay cañones de Gauss que incluso llevan cronometraje electrónico para optimizar estos inconvenientes.

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Este trabuco (de más de 4 kg de peso), en modo automático, dispara una media de 7,5 balas por segundo. La velocidad que alcanzan estas balas es de 39 metros por segundo. Puede parece bastante a simple vista, pero tened en cuenta que una bala típica del calibre 22 alcanza los 335 metros por segundo… sin contar que por esto en ocasiones las balas tienden a desviarse. Quizás por eso Birkeland no consiguió que su arma alcanzara fines militares como metralleta (quitando de videojuegos como el Fallout o el Halo).
Como ventajas respecto a otras armas tiene que, al no contar con pólvora, el único ruido perceptible es el de las balas cuando alcanzan grandes velocidades, además de que puede ser alargado indefinidamente añadiéndole más solenoides y consiguiendo así que los proyectiles salgan a más velocidad. Hay incluso estudios, donde se comprueba cuales son las mejores condiciones para estos dispositivos. Si de momento no tiene fines militares… ¿para qué se usa? En la actualidad, principalmente se suele utilizar para hacer prototipos caseros (menos agresivos) con materiales casi de andar por casa. Una de las propuestas de utilización sería para lanzar objetos al espacio (tales como satélites) pero sigue teniendo muchos inconvenientes técnicos de coste e inestabilidad en el laboratorio.

Así que ahora ya lo sabéis… cuidadín con Gauss.

Gauss chungo

Fermat una vez contrarió a Gauss. El resultado: El último teorema de Fermat.

Pd: aquí os dejo un vídeo para que observéis los efectos del cañón de Gauss sobre unos cuantos objetos…


Fuente:

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