Difracción del Sonido

Hablamos de difracción cuando una onda sonora es capaz de atravesar orificios o rodear un obstáculo. Su magnitud depende de la relación que existe entre la longitud de onda y el tamaño del obstáculo o abertura. Si una abertura u obstáculo es grande en comparación con la longitud de onda, la onda se propaga en líneas rectas de forma semejante a como lo hace un haz de partículas. Sin embargo, cuando el tamaño de la abertura u obstáculo es igual o más pequeño que la longitud de onda, ésta se dispersa en forma esférica o circular, funcionando la abertura como un nuevo foco de la misma onda. El fenómeno de la difracción nos permite escuchar música en un concierto incluso cuando una persona alta sentada delante de nosotros nos impide ver a los intérpretes.

Teorema de Fourier y Armónicos

El Teorema de Fourier realiza un análisis de los armónicos presentes en un sonido de un determinado timbre. Consiste en: Toda onda compleja periódica se puede representar como la suma de ondas simples. Estas ondas simples reciben el nombre de armónicos. Los armónicos son sonidos puros que mezclados, sumados o combinados entre sí dan lugar a un timbre complejo, es decir, a una forma de onda periódica distinta a la senoidal. Todos estos sonidos llegan fundidos en uno solo, de forma que normalmente no podemos distinguirlos.

Pulsaciones

Las pulsaciones se producen cuando dos ondas armónicas de frecuencias similares se superponen. La resultante de esta superposición es una onda cuya amplitud varía, alcanzando valores máximos y mínimos de vibración, lo que se percibe como fluctuaciones alternadas de la intensidad del sonido.

Efecto Doppler

El efecto Doppler, llamado así por el físico austriaco Christian Andreas Doppler, es el aparente cambio de frecuencia de una onda producida por el movimiento relativo de la fuente respecto a su observador. Un ejemplo sencillo de esto es el sonido de un coche de policía o de una ambulancia. Cuando se encuentra a mucha distancia y comienza a acercarse, el sonido es sumamente agudo hasta que llega a nosotros, y cuando se aleja se escucha mucho más grave. Esto se produce debido a que a la velocidad en la que se propaga el sonido (331,5 m/s en el aire) se le suma la velocidad del objeto en movimiento. El resultado es un aparente cambio de frecuencia.

Sonidos Armónicos y su Relación con el Timbre

Los armónicos, también llamados sonidos concomitantes, son sonidos puros que, al combinarse, dan lugar a un timbre complejo (Teorema de Fourier). Todo sonido fundamental se compone de sí mismo y de una relación matemática constante con el sonido generado. Por ejemplo, cuando escuchamos el Do1 al piano, estamos escuchando la suma de todos sus armónicos: una octava (Do2), una quinta (Sol2), una octava (Do3), una tercera mayor (Mi3), etc.

Los armónicos son los que generan el timbre característico de una fuente de sonido, ya sea una voz humana, un instrumento musical, etc. Por ejemplo, si dos instrumentos diferentes ejecutaran la nota Do3, la onda fundamental de ambos poseería la misma frecuencia.

Serie Armónica

Se denomina serie armónica o escala de los armónicos de un sonido a la gama de sonidos que acompañan a un sonido fundamental. Estos sonidos están relacionados con el fundamental por un número entero de veces la frecuencia de este. Esto es, si denominamos con F la frecuencia del sonido fundamental, también llamado primer armónico, los armónicos superiores tendrán frecuencias 2F, 3F, 4F, etc., a los que se les designa como segundo, tercero, cuarto, etc. armónico. Conociendo la frecuencia del sonido fundamental, bastará conocer el número de orden de un armónico para deducir su frecuencia.

Armónicos vs. Inarmónicos

Se denominan armónicos a la gama de sonidos que acompañan a un sonido fundamental y que están relacionados con él por un número entero de veces su frecuencia. La inarmonía es un fenómeno que provoca la desviación de las frecuencias de los diferentes sonidos parciales o armónicos que forman un sonido fundamental. Por ejemplo, se produce una inarmonía cuando el segundo armónico de la nota fundamental LA 440, en lugar de producirse a 880 Hz, varía levemente, por ejemplo, a 880,4 Hz. En los instrumentos de cuerda, la inarmonía está directamente relacionada con el grosor, rigidez y longitud de la cuerda.

El Temperamento en la Música

El temperamento es una ligera modificación que se hace en los sonidos de ciertos instrumentos al afinarlos para que se puedan acomodar a la práctica del arte. Todos los sonidos generados por la naturaleza, además de la frecuencia principal que generan, producen armónicos, con un volumen más bajo que guarda una relación matemática con el sonido principal. Esta relación es el doble, el triple, el cuádruple, etc., de la frecuencia del sonido principal. El oído reconoce como agradables aquellos sonidos cuyas frecuencias se sitúan en la proporción simple (2/1, 3/2, 4/3, etc.) y desagradables aquellos que no siguen la misma proporción.

Sistema Temperado de la Escala Musical

La escala de notas llamada temperamento o escala de Bach, es una modificación de antiguas escalas musicales conocidas como natural y pitagórica. Consiste en dividir la escala en 12 notas (incluidas las sostenidas y/o bemoles) a intervalos iguales, cosa que no era así en las antiguas escalas. El intervalo entre ellas es igual a la raíz doceava de dos. Esto facilita extraordinariamente la construcción y afinación de los instrumentos musicales y es la utilizada universalmente en la música occidental.

Tono, Semitono y sus Relaciones

El tono es un intervalo musical que en el sistema temperado es igual a un sexto de octava. La mitad de un tono es un semitono y equivale a un doceavo de octava. En cualquier escala procedente de los modos gregorianos existen cinco tonos que alternan con semitonos siguiendo una secuencia característica de dicha escala. Por ejemplo, la escala diatónica mayor (modo jónico) sigue la secuencia T-T-S-T-T-T-S.

Patrón de Afinación en la Acústica Musical

Hablamos de patrón de afinación cuando el sistema busca conseguir consonantes justas. En este sentido están orientadas la afinación pitagórica, con sus quintas justas, y la afinación justa, un intento de combinar quintas y terceras justas. El temperamento consiste más bien en un “ajuste” entre consonancias con el que, a costa de desafinar ciertos intervalos, el sistema adquiere determinadas ventajas. En el temperamento igual no hay ninguna consonancia en su justa proporción, pero a cambio, es posible la modulación a cualquier tonalidad.

Intensidad y Potencia Sonora: Diferencias Clave

La intensidad de sonido se define como la potencia acústica transferida por una onda sonora por unidad de área normal a la dirección de propagación. La intensidad (I) es igual a la potencia (P) dividida por el área normal a la dirección de propagación (A). Ejemplo: Si una fuente de sonido de 10 W se propaga en una superficie de 10 metros cuadrados, habrá una intensidad de 1 W por metro cuadrado. Si esa misma fuente de sonido se propaga en una superficie de 100 metros cuadrados, la intensidad será de 0,1 W por metro cuadrado. La potencia acústica es la cantidad de energía por unidad de tiempo emitida por una fuente en forma de ondas sonoras.

Intensidad Sonora Absoluta y Relativa

La intensidad sonora absoluta es la real, la física, y se expresa en vatios/unidad de superficie. La intensidad relativa es la que percibe nuestro oído y se mide en belios o decibelios (décima parte del belio). Acústicamente hablando, la intensidad sonora relativa de un sonido es la relación entre la intensidad sonora absoluta en el momento de la medición y el umbral de audición que cada persona tiene. Biblioteca = 40 dB. Conversación normal = 60 dB. Concierto rock = 120 dB (umbral del dolor). Martillo neumático = 130 dB.

Ley de Weber-Fechner

La intensidad del sonido se divide en intensidad física (absoluta) e intensidad auditiva (relativa). La primera está determinada por la cantidad de energía que se propaga en la unidad de tiempo a través de la unidad de área perpendicular a la dirección en que se propaga la onda. La intensidad auditiva se fundamenta en la ley psicofísica de Weber-Fechner. Esta ley establece una relación logarítmica entre la intensidad física del sonido que es captado y la intensidad física mínima audible por el oído humano.