Ondas en instrumentos musicales

• De cuerdas: Este tipo de instrumentos esta constituido principalmente por las cuerdas que tienen una tensión y grosor variables, que están fijas a la caja de resonancia, la que permite amplificar el sonido producido por las cuerdas vibrantes. Las cuerdas tensas tienen varias formas de vibrar, estas formas se conocen como armónicos, existiendo el primer armónico o fundamental, el segundo armónico, tercer armónico, etc.
  

   
   

   
   

   
   

 
 

Las ondas que se producen son de tipo transversal estacionaria produciendo nodos y antinodos.

 
 

Los nodos son zonas de la cuerda vibrante en donde se produce interferencia destructiva. En los nodos el movimiento se ve reducido casi a 0 y prácticamente las partículas no se mueven.

 
 

 
 

En los antinodos ocurre exactamente lo contrario: hay interferencia constructiva y la amplitud es máxima.

 
 

Para poder calcular la f de la cuerda en el 1º Armónico

 
 

 
 

Y para cualquier armónico se ocupa la formula:

 
 

 

N = nº de armónicos

Efecto Doppler

El fenómeno del efecto doppler se produce con cualquier tipo de ondas, pero en este caso nos vamos a referir al sonido. Este efecto se produce cuando la fuente emisora del sonido esta en movimiento relativo con respecto al receptor. Para poder calcular la frecuencia aparente de la fuente en movimiento relativo se ocupara la siguiente formula:

En sentido contrario:

En sentido a favor:

Siendo: f' = Frecuencia aparente

f= Frecuencia real

Vs = Velocidad del sonido en el medio de propagación

Vr = Velocidad del receptor

Vm = Velocidad de la fuente emisora

Fenómenos ondulatorios asociados al sonido Parte 3

• Resonancia: El fenómeno de la resonancia consiste en el refuerzo de la amplitud de vibración de un cuerpo por el acoplamiento de otra vibración de frecuencia muy similar.
  

   
   

  Esto explica por que todos los cuerpos poseen su propia frecuencia natural de vibración que depende de su tamaño, de sus características y del medio en que se encuentran, si un cuerpo que vibra se acopla a otro medio vibrante, cuya frecuencia natural es similar, la amplitud se refuerza y puede llegar a romper la estructura que no resiste la vibración.
  

   
   

  Esta es la razón por la que algunos objetos de cristal se rompen al resonar con determinadas ondas sonoras y también es el motivo por el que muchas veces los trenes disminuyen sus rapidez al pasar por puentes colgantes o los soldados en marcha rompan el paso para que el puente no entre en resonancia y se destruya.
  

   
   

  Durante un sismo de mediana intensidad, algunos edificios quedan gravemente dañados porque su estructura entra en resonancia con la frecuencia del sonido.
  

   
   

  Algunos instrumentos musicales tales como la guitarra, el violín, los pianos, el arpa, etc. Están compuestos, entre otras cosas, por una caja de resonancia, la que se encarga de aumentar la amplitud del sonido producido por la cuerda vibrante, lo que involucra una mayor intensidad del sonido.
  

Fenómenos ondulatorios asociados al sonido Parte 2

Continuando con el punto a), el eco o reverberación...

 
 

La reverberación, también es producida por la reflexión del sonido, pero en este caso se produce cuando existen varios obstáculos en donde choca el sonido.

 
 

El tiempo de reverberación es el que tarda el eco en extinguirse.

 
 

 
 

1. Transmisión: El sonido puede transmitirse por diferentes medios: solidos, líquidos y gaseosos, pero lo hace mejor por los solidos y líquidos, ya que, en este caso las partículas están mas próximas.
   

    
    

   Por ejemplo: El estetoscopio es un instrumento que ocupan los médicos para auscultar a los pacientes, escuchando los sonidos de sus órganos. Este instrumento está constituido por un tubo flexible relleno con mercurio, lo que permite que el sonido se transmita hasta los oídos del medico quien dará su diagnostico.
   

    
    

2. Absorción: Se produce cuando el sonido llega a una superficie blanda como una cortina, alfombra, etc. Perdiendo toda su energía y, por lo tanto, no "rebota" independiente el eco.
   

 
 

 
 

1. Difracción: Cuando una persona A está detrás de un muro, puede escuchar lo que hablan B y C, que están al otro lado, porque el sonido de las voces rodea el muro y llega a los oídos de A.
   

Fenómenos ondulatorios asociados al sonido

• Reflexión del sonido: Se conoce también como eco, se produce cuando el sonido se refleja sobre superficies solidas, cuando al chocar con ellas se desvían transmitiéndose en el mismo medio de origen. Para que una superficie se convierta en reflectora es necesario que se absorba la menor cantidad de energía posible, es decir debe ser plana y rígida.
  

   
   

  Estos fenómenos son conocidos como eco o reservación por la reflexión del sonido. Para comprender en que circunstancias se produce, se debe tener en cuenta que nuestro oído solo diferencia dos sonidos si el tiempo que transcurre entre la percepción de uno y otro es a lo menos de una decima de segundo, en este tiempo la distancia recorrida por las ondas seria de 34m, por lo tanto para oír nuestro propio eco, la superficie en que se reflejan las ondas debe estar situada a 17m como mínimo.
  

   
   

• Continuara...
  

Diferencia entre sonido y ruido

El sonido se origina por variaciones periódicas, es decir, coherente a la presión, lo que ofrece un patrón de oscilación regular. Pues existe una concordancia entre el tono fundamental y sus armónicos tanto en intensidad como en frecuencia, por lo tanto es agradable a nuestros oídos.

 
 

El ruido, en cambio, no tiene esta característica y por lo tanto el tono obtenido es irregular e incoherente entre sus tonos fundamentales y armónicos, aunque único, y por lo tanto no se puede reproducir periódicamente.

Características del sonido II

• Tono o altura: Cuando hablamos de sonidos agudos o graves nos referimos a la altura o el tono, lo que depende de la frecuencia con que vibra la fuente. Si un sonido es mas agudo la frecuencia es mayor y si un sonido es mas grave la frecuencia es menor. Si se escucha una orquesta o equipo de sonido desde lejos se escuchan mas los sonidos graves que los agudos, ya que las frecuencias bajas se transmiten con mayor eficacia. El rango de audición para los humanos es de 16 a 20.000Hz aprox. Los sonidos que están bajo esta frecuencia se llaman infrasonidos y los que están sobre esta frecuencia son ultrasonidos.
  

   
   

  En medicina y en la industria se ocupan los ultra sonidos que pueden llegar hasta los 7.500.000Hz.
  

   
   

• El timbre: Distingue sonidos de igual altura e intensidad producidos por fuentes sonoras distintas. Por ejemplo: si producimos la nota LA en un piano y la misma nota en un violín podemos distinguir fácilmente a que instrumento pertenece sin mirarlos. Esto se debe a que la nota emitida por el piano es el resultado de la vibración no única de la cuerda accionada, sino también de algunas otras partes del piano (madera, aire, otras cuerdas, soportes) las cuales vibran junto con ella. De la misma manera el sonido emitido por el violín es el resultado de toda su estructura que es distinta a la del piano. Esto se aplica para todos los instrumentos.
  

   
   

  Este tipo de sonidos está compuesto por una serie de sonidos parciales llamados armónicos que tienen diferente intensidad dependiendo del instrumento.