LA FÍSICA Y LOS INSTRUMENTOS MUSICALESFÍSICA-NM 1

Nadia Igor Villanueva

INTRODUCCIÓN

Un instrumento musical es un objeto compuesto por la combinación de uno o más sistemas resonantes y los medios para su excitación, construido con el propósito de producir sonido en uno o más tonos que puedan ser combinados por un intérprete para producir música. En principio, cualquier cosa que produzca sonido puede servir de instrumento musical, pero la expresión se reserva generalmente a aquellos objetos que tienen ese propósito específico.

Características generales

Las características que definen un instrumento musical son su timbre, su rango melódico y su rango dinámico o sencillamente dinámica. El timbre es propio de cada instrumento y depende de la forma en que éste genera el sonido. El rango melódico depende tanto de la altura como del tono propio del instrumento, mientras que el rango dinámico depende de la intensidad.

Timbre: Tanto los instrumentos musicales como la voz humana producen frecuencias fundamentales y armónicos (o sobretonos) de dichas frecuencias fundamentales. La frecuencia fundamental determina el tono básico del instrumento (grave, medio, agudo...). La estructura de armónicos (es decir, el espectro acústico del instrumento) determina el timbre, que es la característica que distingue de forma singular los diferentes instrumentos musicales y voces.

Rango melódico: Cada instrumento particular es capaz de producir sonido en una serie concreta de tonos. El rango melódico o registro del instrumento viene por tanto definido por los tonos que es capaz de producir el instrumento, desde el más grave hasta el más agudo. El rango melódico se mide en octavas.

Rango dinámico: La dinámica del instrumento musical viene definida por el nivel de intensidad absoluto que es capaz de producir el instrumento, desde el valor menor posible (sonido más suave) hasta el valor mayor posible (sonido más fuerte). El rango dinámico se mide en decibelios.

Clasificación

Existen muchas divisiones alternativas y subdivisiones de instrumentos. Generalmente, al estudiar los instrumentos musicales es frecuente encontrarse con la clásica división de los instrumentos en tres familias: viento, cuerda y percusión. Sin embargo, debido a que esta clasificación está orientada a los instrumentos de la orquesta sinfónica, adolece de ciertas restricciones y defectos. Debido a ello, algunos musicólogos sencillamente expanden esta clasificación añadiendo hasta tres categorías adicionales: voz, teclados y electrónicos. Sin embargo, en 1914 los musicólogos Curt Sachs y Erich Hornbostel idearon un nuevo método de clasificación que, atendiendo a las propiedades físicas de cada instrumento, pretendía ser capaz de englobar a todos los

N.I.V/n.i.v Página 1

LA FÍSICA Y LOS INSTRUMENTOS MUSICALESFÍSICA-NM 1

Nadia Igor Villanueva

existentes. Una tercera clasificación, muy seguida en el este de Asia, clasifica los instrumentos atendiendo a sus materiales de construcción: metal, madera, barro, cuero, etc.

Clasificación Clásica o Tradicional

Tradicionalmente, los instrumentos se dividen en tres familias:

Viento: Los instrumentos de viento generan un sonido cuando se hace vibrar una columna de aire dentro de ellos. La [frecuencia]] de la onda generada está relacionada con la longitud de la columna de aire y la forma del instrumento, mientras que la calidad del tono del sonido generado se ve afectada por la construcción del instrumento y el método de producción del tono.

La vibración de las columnas de aire contenidas en los tubos sonoros es debida a la formación de una onda estacionaria .

Las columnas poseen nodos (vibración nula) y vientres (amplitud de vibración máxima), equidistantes de los anteriores.

La distancia entre dos nodos o dos vientres consecutivos es siempre de media longitud de onda.

En los extremos cerrados siempre se producen nodos y en los extremos abiertos generalmente se producen vientres.

Las variaciones de temperatura influyen sobre la frecuencia de los sonidos que emite un tubo sonoro.

Cuando aumenta la temperatura, aumenta la velocidad del sonido y por lo tanto la frecuencia de los sonidos que éste emite.

Por otra parte, el aumento de temperatura afecta también a las dimensiones del tubo; al aumentar su longitud el sonido será más grave, compensándose en parte el efecto de la temperatura sobre la velocidad del sonido.

Cuerda: Los instrumentos de cuerda cuando la cuerda es pulsada. La frecuencia de la onda generada (y por ello la nota producida) depende generalmente de la longitud de la porción que vibra de la cuerda, la tensión de cada cuerda y el punto en el cual la cuerda es tocada; la calidad del tono varia en función de cómo ha sido construida la cavidad de resonancia.

El tono de de una nota depende de:

La longitud de la cuerda: (cuanto mas larga mas grave) El grosor de la cuerda: Una cuerda gruesa vibra mas lentamente que una

delgada, y produce una nota mas grave Tensión de la cuerda: Cuanto mayor es mayor rapidez y por tanto producirá una

nota mas aguda.

N.I.V/n.i.v Página 2

LA FÍSICA Y LOS INSTRUMENTOS MUSICALESFÍSICA-NM 1

Nadia Igor VillanuevaEl área proyectada por una cuerda es bastante pequeña y por ello una cuerda vibrante no produce un movimiento apreciable del aire que la rodea.

Por esta razón, es costumbre acoplar a la cuerda una caja de resonancia (resonancia amplia), a fin de aumentar la salida sonora. La caja recibe las vibraciones de las cuerdas a través de los puentes de apoyo, y después las transmite al aire.plificadas

Percusión: Los instrumentos de percusión crean sonido con o sin afinación, cuando son golpeados, agitados o frotados. La forma y el material de la parte del instrumento que es golpeada y la forma de la cavidad de resonancia, si la hay, determinan el sonido del instrumento.

Algunos musicólogos, para paliar las carencias de las que adolece la clasificación tradicional, añaden a ésta las siguientes categorías.

Las placas y membranas son cuerpos de superficie grande con relación a su espesor.

Las placas, debido a su rigidez, sólo necesitan un punto de apoyo, mientras que las membranas necesitan tensión previa para vibrar.

Leyes de las vibraciones, placas y membranas

Fueron formuladas por Chladni:

1- La frecuencia de dos placas o membranas de igual superficie es inversamente proporcional a su espesor

2- La frecuencia de dos placas o membranas de idéntico espesor, varia inversamente al cuadrado de su diámetro.

Voz: La voz humana es un instrumento en si mismo. Un cantante genera sonidos cuando el flujo de aire de sus pulmones hace vibrar las cuerdas vocales. La frecuencia es controlada por la tensión de las cuerdas vocales y la calidad del tono por la forma del tracto vocal; un amplio rango de sonidos pueden ser creados.

Teclados: Los instrumentos de teclado son instrumentos de viento (órgano), cuerda (clavicordio), percusión (piano) o electrónicos (sintetizador) que son tocados utilizando un teclado, de forma que cada tecla genera uno o más sonidos. Muchos instrumentos de teclado tienen otros medios (pedales en el caso del piano, paradas en el caso del órgano) para alterar esos sonidos.

Electrónicos: Los instrumentos electrónicos generan sonido por medios electrónicos. Generalmente imitan a otros instrumentos en su diseño, especialmente a los instrumentos de teclado.

Clasificación de Sachs y Hornbostel

En la clasificación de Curt Sachs y Erich Hornbostel se establecen cinco grandes clases de instrumentos musicales, que a su vez se dividen en grupos y subgrupos, atendiendo a las diversas propiedades físicas de los instrumentos.

N.I.V/n.i.v Página 3

LA FÍSICA Y LOS INSTRUMENTOS MUSICALESFÍSICA-NM 1

Nadia Igor VillanuevaAERÓFONOS

En estos instrumentos el sonido se produce por la vibración de una columna de aire generalmente dentro de un tubo, ya sea este producido por medios mecánicos o por un soplo. Su clasificación y sus divisiones fundamentales se hacen según la forma de interrumpir la columna de aire para ponerla en vibración dentro del tubo. Se dividen en tres tipos fundamentales, según el mecanismo que genera la vibración:

Aerófonos de boquilla: el aire pasa directamente de nuestros labios a una boquilla, en la cual se produce ya la vibración, y de ésta a un tubo hueco de forma cónica (generalmente de metal). Ejemplos son: corno, trompeta, trompa, trombón, tuba, etc.

Aerófonos de bisel: el aire que expulsan los labios vibra al chocar con el borde de un bisel o agujero, y de ahí pasa a un tubo hueco de forma aproximadamente cilíndrica. Ejemplos son: flauta de pico, flauta traversa, pífano, etc.

Aerófonos de lengüetas: el aire vibra al ser interrumpido intermitentemente por una pequeña lámina elástica o lengüeta, que puede ser doble, esto es, dos lengüetas entrechocando entre sí al paso del aire. Algunos ejemplos son: de lengüeta simple: clarinete, saxofón, acordeón; de lengüeta doble: oboe, fagot.Hay instrumentos que combinan lengüetas simples y dobles (como la gaita). Y hay instrumentos en los que, tras la lengüeta, el aire pasa a un tubo y otros en los que sólo tenemos la lengüeta (como el armonio, la armónica o el acordeón).

Finalmente existe un cuarto tipo de aerófono mixto al que pertenecen instrumentos que combinan diferentes tipos de tubos y de lengüetas. Ejemplo: órgano.

En las flautas la columna se interrumpe con el filo del tubo o mediante ductos o canales, reducciones del diámetro, etc.

En las trompetas en las que la vibración de los labios (con o sin embocaduras adicionales) produce el sonido en el tubo al poner a vibrar la columna de aire inyectada. Posteriormente, las flautas se dividen en longitudinales, transversas, con aeroducto, flautas de pan, etc.

El largo, grueso y forma afectan a la propagación de un sonido o vibración de una columna de aire en un tubo. (ejemplo el trombón que se alarga y acorta para conseguir la nota adecuada)

MEMBRANÓFONOS

En los membranófonos el elemento que produce el sonido es una membrana en tensión. Aparatos que al ser golpeados pueden emitir notas con o sin afinación Ejemplo: El Tambor

El mecanismo de producción de sonido puede ser la percusión directa, indirecta, la fricción u otra acción sobre la membrana. Su clasificación y sus divisiones primarias se

N.I.V/n.i.v Página 4

LA FÍSICA Y LOS INSTRUMENTOS MUSICALESFÍSICA-NM 1

Nadia Igor Villanuevahacen de acuerdo al método de producción de sonido. Las subdivisiones más numerosas son: Percusión o percutidos: semiesféricos: timbales; cilíndricos: tambores,

panderos. No percutidos: frotados: zambomba; soplados: mirlitón.

Entre los tambores (o membranófonos de percusión directa) se encuentran los cilindros de una y de dos membranas. De igual forma se hallan ejemplares de los cónicos y de los tambores de fricción.

Otro de los elementos importantes en la clasificación de estos instrumentos es el sistema que se utilice para tensionar la membrana. Dentro de los métodos más importantes se incluyen varios sistemas de tensión, de los cuales los más utilizados son el de cuñas, identificado por el sufijo y el de tensión con lazos y aros identificado por el.

CORDÓFONOS

Vibración de una cuerda ó cordófonos : Una cuerda tensa entre dos puntos si es golpeada vibra con una determinada frecuencia, dependiendo de el grueso de la cuerda, el largo de la cuerda y la tensión.(ejemplo el arpa, piano, guitarra

En estos instrumentos el sonido es producido por la vibración de cuerda en tensión y se dividen en primera instancia entre cordófonos simples y compuestos.

Cordófonos simples, las cuerdas se extienden a lo largo de una tabla o caja plana, sin grandes diferencias entre el principio y el final de la cuerda (el piano es uno de estos cordófonos simples, aunque hagamos vibrar las cuerdas por medio de unos macillos que accionamos con teclas).

Cordófonos compuestos, las cuerdas se extienden sobre 3 elementos bien diferenciados: una caja de resonancia, un mástil o mango y un clavijero en el cual se tensan

Entre los primeros los más frecuentes son las cítaras. Es importante anotar que la palabra cítara se usa simultáneamente de forma genérica y especifica. En el primer caso se refiere a la categoría de cordófonos simples llamados cítaras las cuales se clasifican posteriormente de acuerdo a la forma del instrumento: principalmente cítaras de barra, cítaras tubulares, cítaras forma de balsa y cítaras de mesa. De los compuestos principales son los Laúdes y las Arpas.

Los cordófonos con mecanismo de teclado tales como clavicordios y pianos (manuales o mecánicos) son todos clasificados como cítaras con resonador en forma de caja. A esta misma categoría pertenecen también los salterios y las cítaras (esta vez utilizando el nombre como nombre propio).

Entre los cordófonos compuestos la mayoría pertenecen a la categoría de los laúdes de mango con caja en los cuales se pueden incluir las guitarras con sus variedades (triple, bandola, cuatro, etc.) lo mismo que los violines y otros similares.

IDIÓFONOS

N.I.V/n.i.v Página 5

LA FÍSICA Y LOS INSTRUMENTOS MUSICALESFÍSICA-NM 1

Nadia Igor Villanueva

Los idiófonos, son aparatos que al ser golpeados el tamaño y material de que esta hecho vibran, ej. campanas tubulares, xilófono

Son aquellos instrumentos musicales en los cuales el mismo cuerpo del instrumento es la fuente primaria del sonido. Por la forma de originar la vibración pueden ser:

Percutidos: entrechocados: platillos, castañuelas; con baqueta o macillo: campana, xilófono, triángulo, gong; sacudidos: cascabeles, sonajas, maracas.

No percutidos: punteados: caja de música; frotados: armónica de cristal.

Su división fundamental es entre idiófonos de golpe directo e indirecto, grupos que se encuentran ambos representados en la colección. Entre los de golpe directo, los más importantes y numerosos son los idiófonos de entrechoque y los de percusión subdivididos posteriormente según la forma de los elementos percutidos (láminas, varillas, recipientes, etc.). Después se identifica el material en el que están construidos los elementos vibrantes y de allí aparecen nombres como xilófonos, en los que el material es la madera, litófonos (la piedra), metalófonos (cualquier metal o aleación de metales) y cristalófonos (el vidrio o cristal). Otras de las categorías que se encuentran bien representadas son las de los idiófonos de fricción y la de los de pulsación representada por un sólo ejemplar.

N.I.V/n.i.v Página 6