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• Héctor González Mirumbrales

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NOCIONES DE ACÚSTICA Acústica: Es la parte de la física que estudia los fenómenos relacionados con el sonido. Sonido: es la sensación que experimenta el oído cuando recibe ondas producidas por la vibración de un cuerpo sonoro. De la regularidad o irregularidad del movimiento vibratorio surge el sonido o el ruido, siendo difícil precisar la frontera entre ambos. Se suele decir que ruido es aquel sonido que no se puede indicar de qué nota se trata. Vibración: Es el movimiento oscilatorio que se produce en un cuerpo sonoro elástico, cuando actúa sobre sus moléculas una fuerza que las saca de su posición de equilibrio o quietud. (Elasticidad en acústica no significa que se puede doblar). Ondas sonoras: son los movimientos que determinan las vibraciones de un cuerpo sonoro y que se propagan en todas las direcciones, formando esferas concéntricas. Las ondas sonoras se constituyen por la concentración y dilatación de las moléculas, cada una de las cuales transmite a la molécula siguiente el impulso, algo disminuido que ha recibido de la anterior. Curva de sonido: las ondas, en su marcha, describen una línea, a la que se denomina curva de sonido, que, alternativamente se eleva y desciende, formando una especie de cadena montañosa. Cada elevación y cada depresión representan una de las dos fases que constituyen la onda, denominadas respectivamente crestas y valles.

Vientres y nodos de vibración: A los puntos de la onda donde no existe vibración se les denomina nodos y donde el movimiento vibratorio se manifiesta más ampliamente,se les denomina vientres.

Medios transmisores: Las vibraciones llegan al oído a través de un medio transmisor elástico que lo propaga, y que puede ser sólido, líquido o gaseoso. El aire es el principal medio transmisor, no se propaga en el vacío. Velocidad de propagación: varía y depende de la elasticidad y densidad del medio transmisor. En el aire y a 15 grados es de 340 metros por segundo. A mayor temperatura mayor rapidez de propagación. En el agua, aproximadamente, cuatro veces con más rapidez que el en el aire; 17 veces más rápido en el hierro, 10 veces más en le madera de pino. Ciclo o periodo: Es proceso de ida y vuelta pasando de nuevo por el punto de equilibrio,( nodo), y constituye una vibración doble.

Longitud, amplitud y forma de la onda Longitud de onda: Se determina por la distancia (horizontal) que separa en la curva de sonido, un punto de la onda con el mismo de la siguiente. (ver imagen “curva de sonido”). Influye en la altura de sonido. Es inversamente proporcional a la altura, a más longitud de onda sonido más grave. Por eso los instrumentos largos son los que tienen sonidos más graves. Amplitud de onda: Es la distancia (vertical) entre los puntos extremos de máximo y mínimo de la onda. (Ver dibujos anteriores). Influye en la dinámica del sonido. Es directamente proporcional a la fuerza, es decir a más amplitud de onda más fuerte es el sonido. La amplitud de las ondas va disminuyendo a medida que se alejan de su punto de nacimiento. Forma de la onda: es el dibujo que forma la onda al propagarse, y que depende, fundamentalmente, de los armónicos y de las características del instrumento que produce el sonido. Veamos tres ondas distintas con la misma amplitud y longitud, de un la 440 de un clarinete (A), de un saxofón (B)y de una sonda sinoidal pura (C). www.ccapitalia.net/.../01/acustica.htm

Propiedades del sonido:

Tono, intensidad, timbre y duración.

1. Tono, o altura: Se entiende por altura de un sonido su calidad de agudo («alto») o grave («bajo»). El que un sonido sea agudo o grave depende de su frecuencia (el número de veces que vibra una onda sonora, un ciclo, en un segundo). La frecuencia se mide en hercios. Cuanto más alta sea la frecuencia de la onda sonora, mayor será la altura del sonido (más agudo será).

Como podemos observar en el sonido grave la longitud de onda es mayor qu e el agudo. La altura, por tanto, depende de la longitud de onda. Por encima de un umbral entre los 16.000 a 20.000 Hz (según el oído de cada persona) se deja de oír sonido, debido a que está generando un ultrasonido. 2. Intensidad: El oído humano se puede adaptar a diferentes intensidades de sonido, pero el máximo tolerable es 120 decibelios (dB). Intensidades mayores a 90 dB producen daño en nuestros oídos, que pueden ser temporales o permanentes. La intensidad depende, y es directamente proporcional a la amplitud de la onda, es decir a mayor amplitud mayor intensidad: En el dibujo siguiente tenemos tres ondas con distinta amplitud, la primera es la resultante de un sonido más suave y la última la resultante de un sonido más fuerte.

3. Timbre: o color del sonido. El timbre es la cualidad que nos permite distinguir sonidos de igual intensidad y tono, producidos por distintos instrumentos. Distintos timbre generan distintas formas de onda. (Ver dibujo del apartado: Forma de onda). Vibración de las ondas en las cuerdas

Las cuerdas al vibrar, no solo vibran en la totalidad de su longitud, sino que además se producen otras muchas vibraciones parciales, como podemos ver en el dibujo adjunto. Todas estas vibraciones producen distintos sonidos en altura (el 2º sonido suena 8ª, el 3º sonido una quinta etc). Nosotros solo oímos un sonido, (al menos, nos parece), pero ese sonido no es sino la suma de todos los sonidos parciales (armónicos).

Vibración de las ondas en los tubos Tubos abiertos

Tubos cerrados

(Como las cuerdas) Debido al fenómeno de la reflexión se produce una onda estacionaria en el interior del tubo. Esta onda estacionaria proporciona dos Vientres en los extremos, con lo cual el sonido fundamental se produce cuando en el centro se forme un nodo.

En los Tubos Cerrados se produce un nodo en el extremo cerrado y un vientre en el extremo abierto. El sonido fundamental tiene lugar con un solo nodo y un solo vientre; el nodo para completar la onda estacionaria se forma fuera del tubo. Por este motivo el tubo cerrado suena octava baja del tubo abierto. Doble de vibraciones en el tubo abierto frente al cerrado.

http://portales.educared.net/wikiEducared/index.php? title=Cajas_de_resonancia:_Instrumentos_musicales Relación de las propiedades del sonido con las de las ondas Propiedades del sonido

Propiedades de las ondas

Altura o tono

Longitud de onda.

Intensidad

Amplitud de onda.

Timbre

Forma de onda.

Leyes de frecuencia (altura del sonido) En las cuerdas

En los tubos

1. A mayor longitud menor frecuencia

1. A mayor longitud menor frecuencia

2. A mayor tensión mayor frecuencia

2. A mayor presión mayor frecuencia

3. A mayor espesor mayor frecuencia

3. El tubo abierto tiene doble frecuencia que el tubo cerrado.

Índices acústicos: Son diversos sistemas que nos permiten fijar la altura de los sonidos sin recurrir a la notación musical convencional (pentagrama). Se han utilizado letras y números. De los distintos sistemas, el que se usa hoy en día es el sistema de los físicos: pequeñas cifras que se colocan a la derecha de las notas y que indican la octava a la que pertenecen. Se empieza a contar desde el do y la misma cifra sirve para toda la escala hasta la nota si. El siguiente do tendrá un número más.

Relación de las claves entre sí: En la siguiente imagen tenemos el do 4 (C4), en las siete claves.

Diapasón:

Es un instrumento que indica la altura absoluta de los sonidos, tomando como base de afinación el sonido de la nota LA4. Actualmente es de 440 vibraciones (dobles) por segundo. El de la imagen es de varillas de metal.

Efectos sonoros: ver http://usuarios.multimania.es/fisikito/Clases/ondas/Sonido.htm 1. Reflexión La reflexión es el fenómeno por el cual, las ondas, al chocar con una superficie rígida, cambian de dirección, cumpliéndose siempre que el ángulo de incidencia y el de reflexión son iguales.

La reflexión del sonido produce los siguientes efectos sonoros: eco, reverberación y resonancia. 2. Eco:

Es el fenómeno por el cual, debido a la reflexión de las ondas sonoras, nuestro oído puede percibir un sonido más de una vez. Para percibirlo necesitamos que entre la fuente del sonido y la superficie reflectora haya 17 metros o más.

3. Reverberación Es el fenómeno por el cual los sonidos se prolongan un poco después de haber sido emitidos, como consecuencia de la superposición de ondas sonoras, incidente y reflejada. El tiempo que perdura se llama tiempo de reverberación. Vemos como llega el sonido directo y con reverberación (llegan múltiples reflexiones, que producen un efecto de alargamiento) puedes escuchar haciendo clic abajo.

Sonido directo

Sonido con reverberación

4. Resonancia: Es el fenómeno por el cual un cuerpo entra en vibración ante un sonido de frecuencia igual a la que dicho cuerpo puede producir. El cuerpo que vibra por resonancia es el resonador. El que inicia la vibración se llama excitador. 5. Difracción Es el fenómeno mediante el cual las ondas sonoras, cuando encuentran en su camino una abertura de ancho igual o menor que la longitud de las ondas, éstas se propagan al otro lado de la abertura en todas direcciones. Esto explica porque en general, un obstáculo no impide el avance de una onda sonora. La onda rodea los obstáculos, pues cada molécula del aire se comporta como una nueva fuente de sonido. Esto permite oír aunque no veamos la fuente sonora original. A esta propiedad de las ondas se le llama difracción. (Ver animaciones en la página web

citada anteriormente). 6. Refracción Es el fenómeno mediante el cual las ondas al pasar de un medio a otro, en el cual se propagan con distinta rapidez, cambian de dirección. Similar a la refracción de la luz cuando introducimos un palo recto en el agua, se ve torcido.

Las ondas al cambiar de medio cambian si dirección y esto es lo que se llama refracción.

SONIDOS ARMÓNICOS. La acústica demuestra que todo sonido natural es complejo (ver dibujo del apartado “vibración en las cuerdas”), por lo que puede ser descompuesto en una serie de sonidos parciales o concomitantes. El sonido más grave se denomina fundamental o generador, y armónicos todos los demás. Serie armónica: Se da este nombre a una tabla en la que figuran colocados por orden correlativo el sonido fundamental y todos los armónicos producidos por las cuerdas y tubos abiertos. Algunas particularidades de la serie armónica: 0. Cada sonido tiene asignado el nº de orden que le corresponde en la serie. 1. El nº, además del orden indica la frecuencia de vibración: El 2 tiene el doble de frecuencia que el 1 , el 3 el triple, etc. 2. Todas las notas de la serie han de escribirse conforma a la armadura del sonido fundamental considerado como tónica de una tonalidad Mayor. Son excepciones las cifras 7 y 14 que deben rebajarse un semitono. 3. Los intervalos que los armónicos forman entre sí, van siendo cada vez más pequeños a medida que avanza la serie.

4. Los armónicos nº 7,11,13 y 14 no tienen un a afinación exacta. 5. Intervalos que forman entre sí los primeros 16 de la serie armónica: Armónicos: Del 1 al 2 Del 2 al 3 Del 3 al 4 Del 4 al 7 Del 7 al 14 Del 14 al 15 Del 15 al 16

Intervalos, (según tono Mayor, exc. 7 -14) 8ª 5ª 4ª Terceras sucesivas Segundas sucesivas Semitono diatónico Semitono diatónico

6. Los armónicos y sus múltiplos por dos, forman intervalos de 8ª entre sí: Armónicos: Notas correspondientes (según tono Mayor,exc. 7 -14) 1, 2, 4, 8, 16: Tónica (cada múltiplo una 8ª más alta) 3, 6, 12......... 5ª 5, 10: ........... 3ª 7 , 14 .......... 7ª menor 9: ................. Novena (segunda) 15:................. Sensible

Intervalos: De Do2 a Do3 8ª Justa De Do3 a Sol3 5ª Justa De Sol3 a Do4 4ª Justa De Do4 a Mi4 3ª Mayor De Mi4 a Sol4 3ª menor De Sol3 a Mi4 6ª Mayor De Mi4 a Do5 6ª menor De Do5 a Re5 2ª Mayor De Re5 a Mi5 2ª Mayor De Do4 a Sib4 7ª menor De Do5 a Si5 7ª Mayor

Relación entre frecuencias 2/1 3/2 4/3 5/4 6/5 5/3 8/5 9/8 10/9 7/4 15/8

DeSi5 a Do6

2ª menor

16/15

Ejercicios: A. Realización de series armónicas a partir de un sonido fundamental: a. Siguiendo los pasos del párrafo nº 5 de la serie armónica. El cambio de clave no es fijo, se realiza cuando se drea necesario. b.

Siguiendo los pasos del párrafo nº 6 de la serie armónica.

B. B. Hallar un armónico aislado a partir de una nota fundamental: a. Siguiendo los pasos del párrafo nº 6 de la serie armónica. Veamos un ejemplo: Hallar el armónico nº 12 del sonido fundamental fa3. Escribimos los múltiplos de fa3:

12

1

2

4

8

Fa3

fa4

fa5

fa6

16 do7

fa7

El nº 12 , al ser múltiplo del arm. 3 es la 5º desde el nº 8 (fa6), el resultado es do 7 (hay que tener en cuenta que en el do cambia el índice). Utilización instrumental de la obtención de armónicos El fenómeno físico armónico tiene importantes aplicaciones en las diferentes técnicas instrumentales. La principal del todas la de poder suprimir el sonido fundamental o armónico nº 1, de manera que el armónico 2, o el 3, o el 4, o cualquier otro pasen a ser la notas que se perciben con mayor presencia. Por ejemplo, si tocamos la primera cuerda de la guitarra al aire nos da la nota mi2 , pero si rozamos ligeramente con un dedo el punto medio de la cuerda podemos conseguir que ese mi grave no sea perceptible, es decir anular el primer sonido, y que sea el mi de su octava superior (mi3), o segundo armónico el que se oiga como fundamental aparente. Hay que precisar, no obstante, que la sonoridad de una nota obtenida por este procedimiento, no es exactamente la misma que la obtenida por un procedimiento convencional. El sonido del armónico es más débil o inestable, más etéreo. Este procedimiento de obtener una nota como armónico de otra tiene, entre otras, cuatro utilidades concretas: a) Como recurso tímbrico: cuando al compositor le interesa esa sonoridad que acabamos de referir. En los instrumentos de viento madera el sonido armónico es frío y silbante.. b) En la digitación de un pasaje convencional para cualquier instrumento, el reverso de poder obtener un sonido no por su forma habitual, sino en posiciones

alternativas, o digamos diferentes, facilita a veces el que un pasaje sea más limpio y claro. c) Para la ampliación de la tesitura de los instrumentos, ya que los sonidos armónicos son más agudos que los ordinarios. d) Por último en los instrumentos de viento-metal, la obtención de los diferentes sonidos armónicos que corresponden a una misma longitud del tubo supone no ya un recurso complementario, sino el fundamento de toda la técnica de ejecución. Pensemos que una trompeta. Por ejemplo, dispone sólo de tres pistones; y que si puede obtener el amplio registro de notas que puede abarcar, Escritura de los sonidos armónicos. a) Como norma general se le coloca a la nota un cerito encima o debajo de la nota. El sonido que se quiere obtener es el armónico 2 (la octava), de la nota escrita. Será el instrumentista el que sepa desde qué posiciones y con qué recursos puede obtener dichos sonidos.

b) Otra grafía alternativa muy utilizada por los instrumentistas de cuerda, comprende dos indicaciones: por una parte la nota normal que se debe pisar con el índice, y con un signo de diamante , la nota que se debe rozar con otro dedo. Lo más normal es indicar este signo a distancia de cuarta, y el sonido resultante serán dos octavas más.

Afinación de las escala Sistema natural: Holder descubrió este sistema que se basa en la división del tono en 9 comas. El semitono cromático está formado por 5 comas, mientras que el diatónico está formado por 4 comas. Entre estos dos semitonos existe una diferencia de una coma, llamada coma sintónica . Esto hace que físicamente el sonido sostenido sea más agudo que el sonido bemolado de la nota superior.

Este sistema acarreaba grandes problemas sobre todo a los intérpretes de instrumentos de sonidos fijos, (clave, órgano). Los compositores también se veían limitados ya, que estaban limitados a modular a las tonalidades vecinas (que están a distancia de una quinta ascendente o descendente del tono principal).

Sistema temperado Actualmente se utiliza el sistema temperado, que consiste en dividir la escala en 12 semitonos exactamente iguales entre sí. Esta solución se empezó a utilizar por Ramos de Pareja, que lo propuso en su tratado “Música práctica”, (1482), en las “instrucciones” que daba para la colocación de los trastes de la vihuela. Este sistema permite tocar cualquier obra en todas las tonalidades posibles J.S.Bach entre los años 1721 y 1744, da definitivamente el espaldarazo a este sistema componiendo la obra “El clave bien temperado”, es el nombre de dos ciclos de preludios y fugas compuestos por en todas las tonalidades mayores y menores de la gama cromática. Empieza por la tonalidad de Do mayor, y después la de Do menor, a la que le sigue Do sostenido mayor y así sucesivamente, hasta haber completado toda la gama cromática de mayor a menor. Es, por tanto, una colección enorme que comprende 48 preludios y 48 fugas cuyo objetivo es, a la vez, musical, teórico y didáctico.