Sonido e Instrumentos Musicales Archivo
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Instrumentos musicales Ideas •Sonido y ondas •Tonos •Instrumentos de cuerdas •Instrumentos de viento ¡El sonido es una onda! onda! •Las ondas se caracterizan por su ”longitud de onda”: distancia entre dos crestas/valles •Las ondas tienen ”amplitud”: El pico de cambio de presión en el aire (para el sonido) •Cualquier onda mecánica “representa el movimiento natural de un cuerpo extendido alrededor de su forma o estado de equilibrio” • El sonido es una onda longitudinal de presión en un medio (gas, líquido or sólido) • Todo lo que vibra en un medio produce sonido • El aire es el medio mas común para portar ondas sonoras La frequencia, o tono, del sonido es el número de veces por segundo que una onda se de ud repite (or 1/período) ngit V a ond de ad cid o l e r eq = f Mire una cresta – se mueve a la velocidad del sonido (330 m/s en aire) Mire un punto – el período es el tiempo que tarda en aparecer la siguiente cresta a ond × lo c ia u en http://phet.colorado.edu/simulations/sound/sound.jnlp Tono Intervalos Tocar dos frecuencias simultaneamente, suena bién si su relación se pude expresar como una fracción de dos números enteros pequeños • Octava2:1 • Quinta 3:2 • Cuarta 4:3 • Tercera 5:4 La escala musical occidental está construida alrededor del LA4, o 440 Hz. ¡Las crestas aparecen 440 veces por segundo en un punto del espacio! Producir un sonido musical Equal temperament Usualmente requiere un resonador •Notice anything funny? La vibración natural o frecuencia resonante está determinada por su: G4 / C4=1.498 •Most Western music written around half-steps Ratio between adjacent frequencies= 12 2 •Makes changing keys easy (every key equally mistuned) •Orchestras will sometimes tune specially for particular pieces Resonadores musicales Una Cuerda como Oscilador Armó Armónico Su masa le dá inercia Su tensión y curvatura le dán una fuerza restaurativa Tiene equilibrio estable Su fuerza restaurativa es proporcional al desplazamiento Masa Tamaño y forma Naturaleza elástica(stiffness) Composición Cuerdas templadas (violin) Tubos huecos (flauta) Membranas templadas (Tambor) Pregunta ¿Por qué la cuerda MI bajo de la guittarra, tiene un hilo de cobre enrrollado alrededor de ella? A. Para aumentar la tensión de la cuerda. B. Para aumentar la masa de la cuerda. C. Para cambiar la longitud de la cuerda. El puente de Tacoma Narrows ¡un instrumento de Viento! Modos de Oscilació Oscilación Modos de Oscilació Oscilación Vibración Fundamental (Primer Armónico) El centro de la cuerda vibra arriba y abajo La frecuencia de vibración (Tono) es proporcional a la tensión inversamente proporcional a la longitud Inversamente proporcional a la densidad (masa/longitud) Las vibraciones de orden mayor (Sobretonos o Armónicos) El Segundo armónico es como dos medias-cuerdas El tercer armónico es como tres cuerdas tres veces mas cortas, … Cada modo mayor tiene un nodo más en su oscilación Los armónicos vienen como múltiplos enteros de la frecuencia original (1,2,3,4…) Fundamental 2do Armónico 3r Armónico 4thoArmónico Longitud de onda = λ Ondas Estacionarias Transversales Timbre Volume Los instrumentos tienen diferentes huellas digitales musicales , o espectro. Frequency (Hz) Courtesy of PHET La Caja de Resonancia Las cuerdas no proyectan bien el sonido ¡La Bella Música! sica! El aire fluye alrededor de los cuerpos Las superficies projectan el sonido mucho mejor El aire no pude rodearlas fácilmente ¡El movimiento del aire es imprescindible! La transferencia de la vibración a una caja de resonancia es importante en el diseño de instrumentos Ayuda a proyectar el sonido de forma eficiente Ayuda a darle “color” al sonido, haciendo único el sonido de cada instrumento El método de excitación de la cuerda también afecta el sonido. “Halar” una cuerda transfiere energía rápidamente y excita muchos modos de vibración Usando un arco, se transfiere energía lentamente Se excita la frecuencia fundamental de la cuerda Cada pasada aumenta la energía vibracional de la cuerda Una Columna de Aire como Resonador Una columna de aire es un oscilador armónico Su masa le dá inercia La Presión le dá una fuerza resataurativa Tiene equilibrio estable Las fuerzas restaurativas son proporcionales al desplazamiento La rigidez de las fuerzas restaurativas está determinada por La presión El gradiente de presión El arco nos permite sostener una nota usando las propiedades de la fricción Propiedades de una columna de Aire 2f0 3f0 Propiedades de una columna de Aire Una columna de aire vibra como si fuera un objeto El antinodo de presión se sitúa en el centro de la columna abierta El antinodo de velocidad se sitúa en los extremos de una columna abierta El tono (frequencia) es Inversamente proporcional a la longitud de la columna Inversamente proporcional a la densidad del aire f0 Tal como una cuerda,una columna de aire puede vibrar amuchas frecuencias diferentes. Un tubo cerrado vibra como medio tubo abierto Un antinodo de presión se sitúa en el extremo cerrado La frecuencia es la mitad de la de un tubo abierto Long. Columna Abierta Columna Cerrada Long. http://www.phys.unsw.edu.au/jw/basics.html
