Algo más sobre los tubos musicales
El tono de un sonido que escuchamos depende de la frecuencia de la onda sonora. Una onda de frecuencia grande es percibida como un sonido agudo y uno de frecuencia baja se oye grave.
El aire contenido en el interior de un tubo es el que vibra y es posible sostener una vibración en él sólo si es de cierta frecuencia que depende de la longitud del tubo, por eso cada uno de los tubos produce un sonido de tono diferente a los demás. Los tubos largos producen tonos bajos y los cortos, agudos.
Cuando la palma de la mano pega en la boca del tubo, el aire del interior del tubo sufre una compresión rápida, que se propaga por el interior del tubo. Esa perturbación contiene muchas frecuencias pero sólo una de ellas perdura resonando en el aire del tubo. Es como si el tubo escogiera la onda adecuada según su longitud.
El aire del interior del tubo vibra, pero también lo hace el aire que está en el exterior del tubo en las regiones cercanas a los extremos abiertos. Una manera sencilla de tomar en cuenta ese efecto es considerar al tubo como si fuera un poco más largo de lo que es. Esa longitud extra resulta ser proporcional al diámetro interior del tubo, y es buena aproximación tomarla como de 0.3 veces el diámetro.
Cuando la boca del tubo es golpeada separando la palma, ambos extremos quedan abiertos y la longitud del tubo es de la mitad de la longitud de la onda para la que ocurre la resonancia.
Para tener tubos que queden afinados en una escala musical, la longitud de cada uno deberá ser la mitad de la longitud de onda correspondiente al tono que se quiere producir.
Pero si la boca del tubo es golpeada y se deja la palma tapando la boca, sólo queda un extremo abierto y la longitud del tubo es la cuarta parte de la longitud de onda para la resonancia. Lo que se percibe es un tono más grave.
Las fotos de abajo muestran las gráficas trazadas en una pantalla de computadora en la que se registró el sonido de un tubo captado por un micrófono. El eje y es la presión y el eje x es el tiempo.
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La primera figura es la
del sonido en el tubo que permanece tapado al ser golpeado. En la región 1 hay silencio antes del golpe. El golpe ocurre al iniciarse la región 2, en la que la variación de la presión es de gran amplitud. Al transcurrir el tiempo la amplitud va disminuyendo gradualmente. Eso se percibe como un sonido que va disminuyendo su intensidad. |
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La siguiente figura es la
del sonido en el tubo que se destapa después de ser golpeado. En la región 1 hay silencio antes del golpe. La región 2 se inicia al golpear y su frecuencia es igual a la de la región 2 de la foto anterior. La transición a la región 3 ocurre al separar la mano del tubo. En la región 3 la frecuencia es mayor que en la 2, es de valor doble, el sonido se percibe una octava musical por encima del sonido inicial. Si escuchas con atención percibirás por un tiempo brevísimo (dura aproximadamente 1/40 s) el tono bajo antes del tono de la región 3 que, aunque disminuyendo en intensidad, perdura un tiempo mayor. |
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