Neil Diamond:físico (más o menos). La música no surge de una inspiración creativa aleatoria. Las canciones no son un caos. En cambio, involucran estructura, patrón, repetición y otras características que los hacen reconocibles para el oído humano. Al final, la música es una especie de ciencia:un tipo de sonido fascinante y palpitante que mira a través de las percepciones auditivas de las personas y hacia el universo más allá.
Los humanos tenemos órganos específicamente diseñados para detectar y comprender el sonido. Nuestros oídos carnosos captan todo tipo de sonidos, desde el canto de los grillos hasta el golpeteo de los martillos neumáticos, pasando por la transmisión de música clásica a través de señales de radio.
Sin embargo, pocos de nosotros nos tomamos el tiempo para pensar realmente en cómo esos sonidos se mueven de un lugar a otro. Y probablemente no muchos de nosotros pensemos por qué un martillo neumático no califica como música, pero Neil Diamond sí (generalmente). No es solo un juicio subjetivo. De hecho, hay ciencia detrás de la música.
Toda la música surge de los principios que se encuentran en la física y las matemáticas. De hecho, hace siglos, algunos académicos consideraban el estudio de la música como una especie de ciencia. Se consideraba una disciplina importante junto con las matemáticas, la geometría y la astronomía.
En estos días, la mayoría de la gente está de acuerdo en que la música es importante, pero es posible que no obtenga el respeto científico que debería. Ya sea que escuche The Bangles o Boards of Canada, tal vez el pedigrí científico de la música merece una mirada más cercana.
Todo lo demás en el universo está conectado. También lo son la música y la física. Sigue leyendo y verás cómo se entrelazan la física y la música.
Contenido- Mueve tus manos en el aire
- Hertz tan bueno
- Ondas estacionarias
- Reconocimiento de patrones
- Aumenta tu amplitud, amigo
- Interferencia temible
- Frecuencia natural
- Resonancia rotunda
- Revelación vibratoria
- Tiempo y Anticipación
10:Agitar las manos en el aire
Estos niños probablemente no lo vean así, pero a medida que practican sus instrumentos, aprenden para controlar las ondas sonoras. El sonido está formado por tipos de ondas, incluidas las mecánicas , longitudinales y presión ondas. Los objetos que vibran crean estas ondas, que posteriormente viajan a través de un medio, como el aire o el agua.
Mueva un resorte ondulado en un extremo. Las vibraciones que crea se mueven de un extremo al otro a medida que la energía se transfiere a través de cada bobina. Este es un tipo de acción mecánica, ya que cada partícula del resorte afecta a las demás. De manera similar, cuando la música sale de un parlante que vibra, hace vibrar las partículas de aire cercanas, creando un efecto dominó que hace que la música sea audible a distancia.
Esta acción mecánica se considera longitudinal porque el sonido viaja en paralelo a la dirección en la que se mueve la onda sonora. En otras palabras, una onda de sonido dirigida hacia adelante hace que los sonidos también viajen hacia adelante. Bastante simple.
Las ondas sonoras están formadas por una serie de puntos altos y bajos. A medida que se mueven a través de un medio como el aire, las partículas de aire se comprimen y descomprimen. Entonces, las ondas sonoras también son ondas de presión.
El control de estas diferentes ondas, que representan principios importantes de la física, es la forma en que las personas aprenden a hacer música.
9:Hertz tan bueno
Sus oídos son naturalmente capaces de detectar fluctuaciones de frecuencia. ¿Quieres hacer un sonido bonito? Aprende a controlar las vibraciones de las ondas sonoras.
Las ondas de sonido se mueven a una frecuencia específica. La frecuencia de una onda básicamente indica qué tan rápido o lento vibra un medio cuando una onda de sonido lo atraviesa. Los científicos usan unidades Hertz (Hz) para referirse a la frecuencia; una sola vibración por segundo es de 1 Hz.
Los oídos están diseñados para detectar fluctuaciones en la frecuencia, porque las ondas de presión de un sonido afectan el tímpano. Los humanos a menudo se refieren a varias frecuencias con el término tono . Un sonido de alta frecuencia tiene un tono más alto; los sonidos de baja frecuencia tienen un tono más bajo.
Toque frecuencias específicas simultáneamente y creará un sonido encantador. Eso es especialmente cierto cuando una segunda onda de sonido tiene, por ejemplo, el doble de frecuencia que la primera. Denotamos este escenario con una relación de frecuencia de 2:1, que también se llama una octava .
Con un instrumento musical, puede crear todo tipo de relaciones de frecuencia diferentes, como 4:3 o 3:2. Algunos de ellos suenan especialmente bien para el oído humano, y los usamos en canciones. Mucha música, entonces, es en última instancia una mezcla de ondas sonoras con proporciones de números enteros entre sus frecuencias.
8:Ondas Estacionarias
Las ondas que transportan el sonido se comportan de manera muy similar a las ondas de agua. La música se compone de ondas sonoras. Esas ondas se comportan como las que se encuentran, por ejemplo, en un lago.
Si observa cómo las olas entran en una presa de cara plana en un día ventoso, eventualmente verá una carambola de olas saliendo de la presa y directamente hacia otra ola entrante. El resultado es una torre de agua más alta y masiva. Asimismo, las partes más bajas de la ola se vuelven aún más bajas.
Esto se llama onda estacionaria. Si diseña un contenedor con una forma específica, las ondas de sonido viajarán de manera controlada, lo que resultará en una onda estacionaria predecible y consistente que producirá un tono . La naturaleza consistente de un tono es lo que lo separa del ruido.
Entonces, los cuernos y los instrumentos de cuerda finalmente ayudan al jugador a crear una serie de ondas estacionarias diferentes. Tocado hábilmente, los oyentes escuchan una canción.
7:Reconocimiento de patrones
Si todos los miembros de una orquesta hacen lo suyo, solo hay ruido. Pero si trabajan juntos para tocar una pieza musical, los oyentes escuchan patrones gloriosos. Si está en un viaje por carretera y enciende la radio, solo para escuchar un tono constante de una nota, probablemente no vaya a seguir escuchando. Eso es porque un tono único e interminable no es música. No hay patrón.
El ruido es solo un revoltijo caótico de sonidos. Por ejemplo, el ruido son martillos neumáticos que resuenan en un corredor de edificios mientras los autos tocan sus bocinas al azar.
En la música surgen patrones. Si observa la representación visual de los patrones de onda de la música, es una serie regular y predecible de picos y valles que sube y baja. Sin embargo, una representación del ruido tiene picos y valles irregulares, por lo que no hay música. Todo lo que obtienes son sonidos extraños e impredecibles que generalmente no causan una impresión positiva en el oído humano. (Aunque, por supuesto, no hay que tener en cuenta el gusto:algunas personas encuentran hermosa la discordia).
6:Aumenta tu amplitud, amigo
La mayoría de los dioses del rock probablemente no atribuyen sus actuaciones a la física, pero sin ondas de sonido amplificadas, no podrían ser escuchado por grandes multitudes. Supongamos que disfrutas de los solos de guitarra ocasionales. Como tal, probablemente sea seguro asumir que cuando dicho solo alcanza su punto máximo, sube el volumen para obtener el efecto completo.
Para crear un sonido más fuerte (o más intenso), ayuda comenzar con una vibración más fuerte. Tocar un kit de batería produce sonidos suaves; golpearlo como un Dave Grohl enloquecido produce sonidos más fuertes. En resumen, cuanto más trabajo pongas en crear el sonido de percusión, mayor será la vibración y mayor la amplitud que se mueve hacia las partículas de aire circundantes, irradiando hacia afuera hacia los fanáticos que lo adoran.
Por supuesto, en una gran sala de conciertos llena de fanáticos borrachos y ruidosos, esa batería difícilmente sería audible. Muchos artistas usan amplificadores electrónicos, que toman ondas de sonido y aumentan la intensidad y el volumen para llenar un estadio (y probablemente ensordecen a las personas que se encuentran demasiado cerca de los parlantes).
5:Interferencia temible
Las salas de conciertos están cuidadosamente diseñadas para evitar puntos muertos de ondas sonoras. El sonido viaja en ondas de presión formadas por compresiones y rarefacciones (lo opuesto a la compresión). Si tuviera que pasear por una habitación grande mientras los altavoces tocan música desde un escenario en el frente, encontrará áreas donde la música es más alta o más baja, ya que las ondas causan interferencias. entre sí.
Los puntos donde las compresiones se encuentran son más fuertes. Las áreas donde chocan las rarefacciones son más suaves.
¿Y dónde chocan las compresiones y las rarefacciones? Hay poco o ningún sonido en absoluto. Cuando los arquitectos diseñan salas de conciertos para músicos, deben considerar cuidadosamente la acústica del edificio. Un diseño inadecuado da como resultado puntos muertos donde las ondas de sonido se anulan entre sí.
Este mismo principio funciona en los auriculares con cancelación de ruido. Estos auriculares detectan el sonido entrante (como el llanto de un bebé en un avión) y crean una onda de sonido opuesta, lo que elimina los llantos y te permite disfrutar de Mozart en lugar de "¡Mami!"
En una sala de conciertos, para detener la interferencia y los puntos muertos, los ingenieros suelen instalar paredes o paneles acolchados que absorben las ondas sonoras. Estos paneles reducen el eco y, por lo tanto, la extraña interferencia que arruinaría la experiencia del oyente.
4:Frecuencia natural
Música de moléculas:los átomos están en constante movimiento, vibrando, creando la frecuencia natural de los objetos de los que forman parte de. Toda la materia está formada por pequeños átomos. Esos átomos están en continuo movimiento, lo que significa que toda la materia vibra hasta cierto punto. Todos los objetos, cuando se golpean o rasguean, tienen una frecuencia natural (o frecuencias) que producen.
Golpea un diapasón y producirá un solo tono puro porque vibra a una sola frecuencia natural. Sin embargo, sopla aire a través de un saxofón y escucharás múltiples frecuencias naturales.
Un saxofonista cambia los sonidos que provienen del instrumento alterando la cantidad de aire que pasa a través de la bocina y también cambiando la posición de los dedos en las teclas. Hay una proporción de números enteros entre las teclas, y cuando una persona experimentada toca, los sonidos resultantes son maravillosos de experimentar.
Arroja una copa de vino a un piso de concreto. Escuchará el sonido de rotura natural y agudo que indica la frecuencia natural del vidrio. Aunque eso no es música. Eso es ruido.
3:Resonancia rotunda
El aire que se mueve dentro de un violonchelo es lo que le da su sonido. El cuerpo de un instrumento musical, como un trombón o un violín, no es lo que produce el sonido. Es la columna de aire vibrante dentro del instrumento la que produce lo que oímos.
Sin embargo, la forma y el tamaño del instrumento determinan los sonidos que crea. Sólo son audibles las ondas sonoras que caben en el instrumento. Estas son las ondas que resuenan (hacerse más fuerte) dentro del instrumento. Las olas que no encajan simplemente se pierden.
Puedes visualizar este fenómeno imaginando a un niño en un columpio. Después de iniciar el proceso de swing, el swing encuentra un ritmo o frecuencia natural. Intentar empujar más rápido o más lento solo interrumpe el balanceo (y hace que su hijo se sienta muy frustrado con usted).
Las tubas resuenan a bajas frecuencias. Es por eso que emiten sonidos bajos y profundos. Un flautín, con su recinto pequeño y corto, resuena naturalmente a frecuencias altas y penetrantes. Por lo tanto, los fabricantes de instrumentos tienen muy en cuenta las propiedades de la resonancia cuando diseñan cada pieza.
2:Revelación Vibratoria
Si montas cuerdas de guitarra en una tabla plana y las rasgueas, sonarán muy diferentes a como suenan en la instrumento. Suspenda una cuerda entre dos puntos, tire de ella con fuerza y luego golpéela con el dedo. Escuchará un sonido audible. Tome una cuerda similar, móntela en una guitarra y luego púlsela. Nuevamente, escuchará un sonido, pero esta vez será mucho más fuerte.
Está experimentando un aspecto de vibración forzada . Cuanto mayor sea el área de la superficie de un objeto que golpea o rasguea, más hace contacto con el medio circundante, como el aire. Se llama vibración forzada porque el aire está siendo forzado por el instrumento a vibrar a una frecuencia que no es la suya.
Los instrumentos musicales aprovechan la vibración forzada para hacer que los sonidos sean más fuertes de lo que serían de otro modo. Un piano usa una caja de resonancia y un violín tiene un cuerpo hueco unido al diapasón. Ambos ayudan a aumentar el volumen para los oyentes.
1:Tiempo y Anticipación
Incluso si una audiencia nunca antes ha escuchado una pieza musical, los oyentes pueden intuir lo que sucederá a continuación, porque reconocer instintivamente y anticipar patrones. Los patrones de la música unen el tiempo y lo que de otro modo sería solo ruido. Una habitación llena de gente tocando instrumentos de forma independiente no hace más que un ruido ensordecedor. Sin embargo, cuando tocan sus instrumentos al compás de la misma partitura, el resultado es asombroso. Es música.
Sin embargo, no son solo los jugadores los que entienden estas canciones. El público también capta melodías y aprende a anticipar un coro y estribillos. Incluso si nunca antes ha escuchado una canción en particular, casi instintivamente comienza a comprender la estructura, el patrón y el tiempo de una canción.
Esto habla de un nivel de interconexión que se remonta a la física. Puede que no sea exactamente la mecánica cuántica, pero es otra intersección, entre muchas, en la que la música y la física chocan.
Nota del autor:10 conexiones entre la física y la música
Nos demos cuenta o no, todos estamos en sintonía con la música y la física. Aplaudimos y cantamos canciones en la radio. Chapoteamos en bañeras y aprendemos a controlar las olas (a veces haciendo un gran lío en el proceso). Intuitivamente, llegamos a reconocer resonancia, frecuencia, ondas estacionarias y otros términos abstractos sin siquiera saber exactamente lo que significan. Algunas personas, como los Bach y los Mozart del mundo, captan estos conceptos con más firmeza y los ponen en práctica con la disciplina de los verdaderos científicos.