INTRODUCCION:


Todos los cuerpos pueden provocar vibraciones que se propagan por el aire en ondas sonoras. Cuando algunos de estos son regulares, lo llamamos sonido: el material de base de la música.
La música es el arte de combinar los sonidos. La música responde a una necesidad, una conexión universal.
Desde siempre y en todos los pueblos, ha acompañado a los hombres en ceremonias religiosas o militares, en fiestas y danzas, en el amor, el trabajo o la rebelión.
La música nació de la voz. Desde tiempos remotos los hombres utilizaron el poder misterioso de la voz para dirigirse a los dioses y, desde entonces, no ha dejado de desarrollar sus extraordinarias posibilidades.
Existen tres grandes categorías de instrumentos de música: Los vientos, las cuerdas y la percusión.
Desde los orígenes, la historia de la música y de los instrumentos está ligada a las evoluciones técnicas. A lo largo del siglo XX la electricidad, la electrónica y la informática han abierto nuevos horizontes sonoros.
Probablemente la música haya nacido con los primeros hombres. Con sus voces e instrumentos primitivos que con el paso de los años fueron evolucionando y no dejan de sorprendernos, la música, el sonido es frágil e imprevisible y eso es lo que la hace tan emocionante.

¿Qué queremos lograr?
Mediante este trabajo queremos comprender cómo se origina el sonido, y cómo se propaga. Dentro del sonido nos interesa la música, su origen, la voz que puede acompañarla, y qué tipos de instrumentos existen para crear melodías, porqué tienen determinada forma y tamaño, entre otras cosas.
Buscamos información, la analizamos, charlamos con una violinista y allí relacionamos dos artes en base a la física, para comprender este fenómeno universal.

viernes, 3 de diciembre de 2010

El sonido


¿Qué tiene que ver la física con la música?




Ondas.



Movimiento ondulatorio: Parte general de ondas

Una onda es un flujo continuo de pulsos, y al movimiento que estas producen se lo llama “movimiento ondulatorio”.
Características:   En una onda decimos que no hay desplazamiento de materia, como vimos un claro ejemplo en el museo de ciencias y técnica, donde se representaron olas en movimiento con peces en el agua. El pez, al ser alcanzado por la onda, subía y bajaba pero no se trasladaba. También vimos como se describía un movimiento periódico de la ola.
Se necesita una fuente de energía, para que la onda sea transferida al líquido originando pulsos y ondas. De esta misma manera, las ondas sonoras hacen vibrar nuestros tímpanos. Se afirma entonces universalmente, que “las ondas son portadoras de la energía que se ha transferido al medio”
Existen en uno onda: las crestas (puntos de mayor depresión), los valles (punto de mayor depresión), como también su amplitud, longitud, su frecuencia, y su periodo (tiempo que se tarda en producirse un ciclo).
Las ondas se clasifican en mecánicas y electromagnéticas. Las mecánicas son las ondas que necesitan de un medio material para propagarse: sea con el aire (medio gaseoso), agua (medio liquido), o por resortes o cuerdas (medio solido). Todas las ondas mecánicas requieren:
-Una fuente que cree la perturbación.
-Un medio que recibe la perturbación.
-Algún medio físico a través del cual elementos del medio puedan influir uno al otro.
 En estas ondas oscilan partículas materiales. Las que no necesitan de un medio material para desplazarse, son las electromagnéticas, como las ondas de radio y de luz. En este caso oscilan los campos eléctricos y magnéticos.
A su vez, existe una segunda clasificación: existen las ondas transversales: son ondas que producen el siguiente efecto: un objeto flotante cualquiera, adquiere un movimiento perpendicular a la dirección en que se desplaza la onda. Esto ocurre tanto en sólidos como líquidos. Y están las ondas longitudinales: Un ejemplo de onda longitudinal fue mostrado en el museo de ciencias: el caso del resorte, donde comprimimos algunas espiras a uno de los extremos, y luego lo soltamos. Vimos que la perturbación producida, se propaga en la misma dirección en la que avanza la onda. Las ondas longitudinales reciben el nombre genérico de ondas sonoras, debido a que sus características son prácticamente idénticas a las del sonido ordinario en el aire.

Acústica: ondas sonoras

 Producir un sonido implica crear una onda sonora. El sonido es la materia prima de la música. Este se produce por un movimiento ondulatorio. Su definición universal es  “cualquier fenómeno que involucre la propagación en forma de ondas elásticas, generalmente a través de un fluido que este generando el movimiento vibratorio de un cuerpo”.



Representación esquemática del oído. Azul: ondas sonoras. Rojo: tímpanoAmarillo: Cóclea. Verde: células de receptores auditivos. Violeta: espectro de frecuencia de respuesta del oído. Naranja: impulso del nervio.


La onda sonora se propaga, trasmitiendo las oscilaciones del cuerpo que vibra, a las moléculas de gases presentes en el aire, llegando así a puntos lejanos. En su avance, la onda se amortigua gradualmente hasta desaparecer.
El sonido se propaga en forma de ondas longitudinales (las partículas del medio vibran en la misma dirección que el movimiento del avance del sonido)
También, pudimos ver en el museo y a la vez afirmar, que las ondas sonoras no se propagan en el vacío. Vimos, dentro de una campana de vidrio, un timbre. Su sonido se propagó exitosamente, a causa del aire que se encuentra encerrado en la campana: se trasmite por el vidrio y continúa desplazándose por el aire exterior hasta llegar a nuestros oídos. En cambio, al producirse el vacio dentro de la campana (la ausencia de materia), se denota que el sonido se va “apagando” a medida que se extrae el aire de ella. Otro ejemplo claro es la situación en la Luna: allí existe el silencio total, ya que no hay atmósfera en el espacio. Afirmamos también que los líquidos trasmiten los sonidos.
Características:
a)   Intensidad del sonido: ésta diferencia permite clasificarlos en “débiles” y “fuertes”. La intensidad se manifiesta a través de la amplitud: cuanta más haya, el sonido será más intenso.


 Variación de frecuencia; Abajo podemos ver las frecuencias más altas.


La acústica, es una rama de la física interdisciplinaria que estudia este fenómeno, como también el infrasonido y el ultrasonido. En un sonido decimos que la fuente emite, el medio transmite y el receptor detecta.
        
El sonido manifiesta fenómenos como:
la reflexión: si al propagarse la onda sonora a partir de cierta fuente, esta encuentra un obstáculo de gran rigidez, es reflejada de forma similar al de la luz que incide en una superficie espejada. Si el obstáculo es una pared perfectamente plana, de superficie lisa y rígida, se está frente al caso de una reflexión pura. En estas condiciones la totalidad de la energía de la onda es devuelta por la superficie sin distorsiones. La distorsión se representa cuando se modifica la onda sonora debido a la irregularidad de la superficie.

 Y absorción: cuando una onda sonora choca contra una superficie. Le transfiere parte de su energía, o la cual podrá seguir propagándose a través de ella en forma de sonido, o bien en forma de calor.

Instrumentos musicales.


Los instrumentos musicales no producen sonidos, sino que cada nota es un conjunto de sonidos emitidos simultáneamente. Así, si se ejecuta la misma nota musical, con igual intensidad y altura en dos instrumentos distintos, el oído los distingue claramente. Esta diferencia se debe a las vibraciones secundarias llamadas “timbres”, que es lo que permite diferenciar un mismo sonido, producido por diferentes instrumentos.
En la música, la vibración se lleva a cabo frecuentemente produciendo el sonido: Al frotar las cuerdas tensas de una guitarra o de un violín. Al hacer pasar un chorro de aire por el estrangulamiento de una trompeta o de un clarín. También al golpear un parche de un tambor o un redoblante. Otro ejemplo claro es si se le acerca la palma de la mano a un parlante de música a alto volumen, se perciben las vibraciones del aire.
La voz humana: La voz continua fascinándonos, ella es la base de todos los géneros musicales, de la opera al jazz, al rock o las músicas tradicionales y populares. Cada bella voz es única; caracterizada por su timbre, es decir, un color y una vibración particulares. El timbre de una voz es si personalidad; posee algo indefinible, una sensibilidad que la vuelve incomparable a la vez que la hace reconocible de inmediato. La voz humana se produce por la vibración de las cuerdas vocales, al pasar el aire que envían los pulmones mientras actúan como un fuelle. Y adquiere sus principales características en la laringe y en la boca produciendo sonidos simples que se convierten en palabras por medio de la lengua, labios y dientes. Este “instrumento” que cada uno de nosotros posee es muy completo.
Para ser cantante profesional hay que adquirir una técnica, aprender a utilizar su voz, como los instrumentistas ejercitan la manera de tocar el violín, la guitarra o el piano. Pero en caso del cantante el instrumento es vivo, por lo que evoluciona sin cesar a medida que transcurre el tiempo. Además, el ser humano no tiene una sola voz sino varias. La voz posee registros, que la modifican completamente. Ha sido necesario las, primero en función del sexo, luego según la altura de su tesitura, una voz de contralto es más aguda que la voz más alta de hombre, se les da nombres como: soprano, bajo, barítono, mezzo, tenor.


· Video cantante de Opera Jessye Norman

: “Jessye NORMAN "The Bohemian girl" - .W.Balfe”  http://www.youtube.com/watch?v=dbRYEvZVoag









Las maderas: Los instrumentos de vientos son todos tubos que en uno de esos extremos lleva una embocadura como la flauta, o una o dos lengüetas como los clarinetes, para emitir un sonido, el músico apoya allí sus labios, sopla, así hace vibrar el aire dentro del instrumento que suena. El largo de la columna de aire da a la altura del sonido: cuando más corta, la nota es más aguda esta columna de aire puede ser reducida o

aumentada por medio de agujeros que se tapan con los dedos (“Flauta dulce”), por medio de llaves o incluso por pistones que se presionan (Trompeta).
Los instrumentos  de viento se reparten en dos grandes familias: las maderas y los metales las maderas agrupan principalmente flautas clarinetes, fagotes, oboes. Deben su nombre al material con el que están hechos.
Poseen una llave y un pistón, una llave es un mecanismo que controla la apertura y el cierre de los agujeros del tubo del instrumento de viento y el pistón es una pieza cilíndrica móvil que modifica el largo de la columna de aire y así varia la altura y el color del sonido y la embocadura es donde se apoyan los labios para soplar.

Los metales: Los instrumentos de vientos fabricados por metal incluyen cornos, trompetas, trombones, tubas. Todos los metales han evolucionado a lo largo del tiempo, volviéndose cada vez más complejos, sin indispensables en las fanfarrias y en la música militar, como también en toda orquesta sinfónica que constituye los pilares de las orquestas de Jazz.
El corno, que está constituido por un largo tubo de cobre de más de 4 metros que termina en un ancho pabellón su sonoridad es misteriosa evoca siempre un universo de leyendas.
La trompeta es un instrumento muy difícil de tocar y pone a dura prueba los labios del intérprete. Es el más agudo de todos los metales; su sonoridad es clara y brillante y sus colores son contundentes y explosivos
Tanto en la trompeta como en el caso del corno, puede usarse un tapón en forma de pera llamado sordina que se inserta en el pabellón para disminuir su sonido, o bien para producir, mediante una mayor presión del soplo, sonidos ásperos y estridentes de un timbre muy particular.
Las articulaciones doble o triple pueden conseguirse en la trompeta, y son de mayor efecto en ella que en ningún otro instrumento de viento.
·  Video de trombón:


Conciertos clásicos de trombón”.


·  Video de tubas:




tubas playing pink panther”
 
http://www.youtube.com/watch?v=Yc2P3kd6-94 Video






Video de corno: “Mahler's 5th Symphony, Corno obligatto Solo.





Video de trompeta.



·   “Las siete escalas musicales, trompeta “ 



Las cuerdas: La familia de las cuerdas abarcan instrumentos  tan diferentes como el violín, el arpa y el piano.  Son instrumentos apreciados durante el renacimiento. Según el caso las cuerdas son frotadas con un arco, punteadas con los dedos, o golpeadas con un martillo. Una cuerda se trata de un hilo hecho con tripa animal o metal cuya vibración crea el sonido. El timbre del instrumento depende directamente del material, su elasticidad, de su largo, de su espesor y de su tensión. El violin esta formado por mas de setenta piezas distintas, delicadamente ensambladas. Simplificando, está constituido por un mango, una tapa de armonía, una caja de resonancia y 4 cuerdas. Se toca con un arco hecho con una varilla de madera que tensa un haz de crines de caballo (las cerdas).El frotamiento del arco contra las cuerdas las hace vibrar. Esas vibraciones se trasmiten al fondo de la caja de resonancia por una pequeña varilla de madera, el alma; esta favorece los sonidos agudos mientras una pequeña lamina, la barra armónica permite los graves. Un sonido de una riqueza y una potencia increíble sale de este instrumento de tamaño tan reducido.
·      Videos:  Solo de piano, “Iyaz - Solo [Artistic Piano Interpretation]”







·      Solo de violín, “Antonio Agri - Nostalgias - solo de violín”




·      Acústico de Guitarra, “Yngwie Malmsteen-guitarra acústica”



El teclado: Del piano al sintetizador y pasando por el órgano, todos estos instrumentos, aun siendo diferentes, se accionan desde un teclado, sucesión de teclas que representan una nota cada una (virginal y espineta), cuyos sonidos se obtienen por el punteo de las cuerdas; los de cuerdas percutidas (clavicordio pianoforte y piano), cuyo sonido resulta de golpear las cuerdas mediante pequeños martillos, y el órgano, que es un instrumento de viento con teclados. Todos son instrumentos polifónicos. Según la manera como se presiona la tecla, el sonido puede ser muy suave o muy fuerte. En cuanto el dedo libera la tecla, un apagador detiene la vibración de la cuerda, lo que permite encadenar las notas a gran velocidad. Tres  pedales permiten reforzar, disminuir (por las sordinas) o mantener el sonido.
Percuciones: Destinados a marcar el ritmo, indispensable en danzas y fiestas, golpeados o sacudidos, los instrumentos de percusión son muy variados en sus formas, materiales sonidos y sus maneras de utilizarlo.
Existen dos grandes familias: por un lado los idiófonos cuyo sonido se obtiene por sacudimiento, por entrechoque o por golpe y que pueden obtener varios sonidos de la escala. Por otro lado, en los membranófonos que están constituidos por una membrana tensada sobre una caja de resonancia o un simple aro, emite un sonido único.
Un ejemplo de percusión son los címbalos que son dos platillos circulares hechos de cobre y estaño. Según la intensidad que se quiere se los golpe o se los frota uno contra otro. Pueden producir sonidos estruendosos como verdaderos truenos. El cimbalista detiene sus vibraciones apoyándose los platillos contra su cuerpo. Además puede golpear solo uno con diversos accesorios para obtener sonidos diferentes: baquetas, palillos, escobillas, etc.

· Video de teclado: “solo de teclado de Jhon Anderson”



       
Instrumentos Modernos:   Desde los orígenes, la historia de la música y de los instrumentos está ligada a las evoluciones técnicas. A lo largo del siglo XX la electricidad, electrónica e informática han abierto nuevos horizontes sonoros. Como por ejemplo, el violín eléctrico y la guitarra eléctrica. Que forman parte de la nueva generación.
Acústico: califica a un instrumento de sonidos naturales (no electrónico,)
Caja de resonancia: cavidad situada entre el fondo  la tapa de armonía del instrumento, sirve para amplificar las vibraciones de las cuerdas que producen el sonido.




En cualquier instrumento musical que mencionamos en estas hojas, identificamos:
-  Un mecanismo de excitación: debe ser activado por el instrumentista (como la acción de puntear el dedo o frotar con el arco la cuerda de un violín, la caña oscilante en un clarinete, los labios del ejecutante de un instrumento de metal. Todo esto actúa como la fuente primaria de energía. Vimos como este medio de energía puede hacerse por medio de la acción de un golpe, pulso o frotamiento continuo.
- El elemento vibrante fundamental: que es capaz de sostener ciertos modos de vibración bien definidos y de frecuencias prefijadas, tales como las cuerdas de un violín, o la columna de aire en un instrumento de viento o tubo de órgano. Esto determina la altura del tono, y suministra lo necesario para impartirle cierto timbre que lo diferencia de otros.

Curiosidades:

à¿Por qué respondemos emocionalmente a la música? 
 La percepción de la música, como la del habla, requiere tareas complejas, en las cuales la información transmitida es analizada, almacenada, comparada entre sí, interpretada. Sin embargo, todo el propósito de la música parece estar mucho más relacionado con los estados puramente efectivos que provocan, que al contenido básico de esa información. La demostración más convincente es el simple hecho que disfrutamos de una pieza musical cada vez que la escuchamos sin importar cuán familiarizados estemos con dicha pieza. Se haya aquí la motivación y la emoción en la música.

à¿Qué es el eco?
Es un fenómeno donde el oyente percibe un sonido que proviene directamente de la fuente, y una fracción de tiempo después, se le escucha el mismo sonido, pero reflejado por una superficie. Para que esto ocurra y puedan diferenciarse claramente los dos sonidos, estas deben percibirse separadas por una decima de segundo. Por lo tanto el camino que sigue la onda reflejada, debe ser unos 30 metros más largo que el camino que sigue la onda original.

à¿Que es la Interferencia?
Es el fenómeno que se produce cuando en un determinado espacio, se superpone o se suman dos ondas sonoras, de distintas fuentes.
à¿Qué es la “escala”?
Se lo define como el “Conjunto de altura dispuesta de una manera tal que se obtenga un máximo número posible de combinaciones consonantes, cuando dos o más notas del conjunto son tocadas juntas. Existe la escala justa y la pitagórica.
à¿Qué es la resonancia en un instrumento?
Un cuerpo vibra por resonancia, cuando recibe del medio que lo rodea, vibraciones de igual frecuencia a la suya, o bien similar. Este efecto es muy importante en los instrumentos musicales. Las “cajas de resonancia” que se adicionan, con su determinada forma, poseen dimensiones adecuadas, de manera que, al hacerlos vibrar, la masa de aire de la caja vibre por resonancia, haciendo mucho más intenso y reforzado al sonido efectuado., donde se refuerzan los sonidos.