Con la proximidad de Rock in RioLa música, los instrumentos y mucha energía vuelven a ser protagonistas. Pero, para el ingeniero y el estudiante de máster... Laura LimaSegún [nombre del investigador], del Programa de Ingeniería Mecánica (PEM) de Coppe/UFRJ, la relación entre la música y la energía va más allá del sentido figurado: su investigación estudia cuánta energía existe en la vibración de las cuerdas de la guitarra y cómo se puede convertir en energía eléctrica.
Este estudio se enmarca dentro del campo de la recolección de energía mecánica , que busca aprovechar pequeñas cantidades de energía presentes en movimientos y vibraciones que normalmente se disiparían. Esta energía puede, por ejemplo, convertirse para su uso en sensores y otros dispositivos electrónicos.
La investigación de Laura comenzó durante sus estudios de pregrado con uno de los instrumentos más comunes en los grandes festivales: la guitarra. En el Centro de Mecánica No Lineal (Mecanon) del PEM, la investigadora desarrolló un modelo matemático y computacional para analizar la energía involucrada en la vibración de las cuerdas y su transformación en señales eléctricas.
En los instrumentos eléctricos, las pastillas convierten la vibración mecánica de las cuerdas en una señal eléctrica, que luego se envía al amplificador y se transforma de nuevo en sonido. Esta investigación buscó observar este proceso desde otra perspectiva: ¿ cuánta energía interviene en esta transformación?
“La idea es explorar la energía disponible para transmitir o amplificar el sonido. Para ello, utilicé un modelo matemático para describir el problema e investigar la potencia transmitida por diferentes tipos de música”, explica Laura.
Las simulaciones tuvieron en cuenta las frecuencias y amplitudes producidas por las notas musicales y permitieron comparar los niveles de potencia asociados a diferentes estilos.
De la guitarra a los números
Para representar el funcionamiento del instrumento, el modelo consideró seis cuerdas, 22 trastes y 138 notas diferentes . La investigación comparó cinco estilos musicales: pop lento, rock ligero, pop animado, blues y rock pesado.
Los análisis evaluaron los niveles de potencia promedio, mínimo y máximo asociados con la música, así como las corrientes eléctricas promedio generadas y su relación con la corriente necesaria para alimentar un amplificador.
Los resultados indicaron diferencias según las características de la música analizada. En las simulaciones, el heavy rock y el blues presentaron frecuencias cercanas a los 600 Hz , mientras que la música pop alcanzó aproximadamente los 500 Hz. Según el investigador, los solos de guitarra ayudan a explicar esta diferencia.
"Dado que las altas frecuencias están asociadas con sonidos más agudos, y que los sonidos graves tienen bajas frecuencias, estimamos que cuanto más agudo sea el tono de la música, mayores serán las frecuencias y, en consecuencia, mayores serán los niveles de energía asociados", afirma.
La investigación avanza hacia nuevos instrumentos.
Los resultados obtenidos hasta el momento aún no se han puesto a prueba en una aplicación práctica. En su máster, Laura tiene previsto profundizar en la investigación bajo la dirección del profesor Marcelo Savi , del PEM y coordinador de Mecanon.
Uno de los próximos pasos consiste en ampliar los estudios a otros instrumentos musicales , evaluándolos individualmente o en grupo. Esta perspectiva abre la posibilidad de investigar hasta qué punto las vibraciones presentes en la música podrían contribuir a la autonomía energética de ciertos sistemas electrónicos.
En los grandes eventos musicales, por ejemplo, la investigación podría ayudar a comprender si se podrían aprovechar fuentes alternativas, incluida la energía procedente de las vibraciones de los propios instrumentos, en los equipos y sistemas utilizados durante las actuaciones.
La ingeniería ya investiga el aprovechamiento de la energía mecánica en aplicaciones que involucran sensores, dispositivos electrónicos y sistemas de transporte. Sin embargo, en la investigación desarrollada en PEM, la música ofrece un nuevo campo para explorar este principio.
Mientras miles de personas se preparan para vibrar al ritmo de las guitarras en Rock in Rio, una investigación de Coppe/UFRJ analiza cuánta energía puede existir en las mismas cuerdas que hacen vibrar al público.
Fuente: COPPE
