Los esfuerzos creativos y las ciencias duras a menudo van de la mano. Comprender la física del sonido puede conducir a una comprensión de la física de la música y cómo se pueden hacer arreglos y sonidos estéticamente agradables.
Ondas sonoras y frecuencias
Las ondas sonoras son vibraciones en un medio, que puede ser percibido por el oído humano. La frecuencia de una onda de sonido es el número de vibraciones por segundo, medido en hercios.
La frecuencia fundamental de un objeto que está produciendo sonido es la frecuencia natural más baja a la que ese objeto vibrará. El valor de esta frecuencia depende de las propiedades físicas del objeto.
Las frecuencias en una serie armónica son múltiplos enteros de la frecuencia fundamental; sin embargo, es posible tener armónicos (patrones de ondas estacionarias) en frecuencias que no son múltiplos de la fundamental. Una escala musical es un conjunto de notas musicales ordenadas por frecuencia fundamental.
Voz humana y canto
En cualquier objeto en particular, ya sean sus cuerdas vocales o un instrumento musical, las ondas estacionarias crean sonidos específicos. Su percepción de ese sonido depende de la frecuencia de vibración, incluidos los matices de menor amplitud que contribuyen al timbre o la calidad del sonido percibido.
Los humanos crean música haciendo vibrar la columna de aire en sus gargantas. Al cambiar la forma / tensión de sus cuerdas vocales, pueden crear diferentes modos vibracionales y sonidos. Los cantantes experimentados han aprendido a hacer esto muy bien y pueden dar forma a sus cuerdas vocales para sostener un nota pura durante mucho tiempo, así como tocar varias notas exactas en una escala musical sin vacilar en terreno de juego.
Cuando las personas hablan de notas musicales particulares, se refieren a determinadas frecuencias de sonido específicas. Las frecuencias más altas crean notas más altas y las frecuencias más bajas crean notas más bajas.
Instrumentos musicales
El sonido musical también se puede crear con instrumentos musicales. Órganos de tubos, instrumentos de viento de madera, saxofones, theremins y otros instrumentos electrónicos, son todos ejemplos, y cada uno crea un sonido musical de diferentes formas.
Los instrumentos de viento de madera y otros instrumentos similares crean sonido columnas vibrantes de aire. Ajustando las longitudes de los instrumentos, o abriendo y cerrando orificios en los lados, la frecuencia vibratoria natural de la columna cambia, produciendo notas diferentes.
Los instrumentos de cuerda crean sonido al producir ondas estacionarias en cuerdas tensas que se amplifican en el cuerpo del instrumento. La frecuencia a la que vibrará una cuerda depende de su densidad de masa, longitud y tensión.
Es por eso que estos instrumentos se pueden afinar ajustando la tensión de las cuerdas y por qué algunas de las cuerdas son más gruesas que otras. También es la razón por la que en un instrumento como una guitarra, se crean diferentes notas presionando las cuerdas hacia abajo en los trastes; al hacerlo, esencialmente está variando la longitud de las cuerdas.
Otros instrumentos funcionan según el principio de una membrana vibratoria. Los tambores son un excelente ejemplo de esto. Un parche de tambor se puede considerar como la versión bidimensional de la cuerda vibrante. Las frecuencias a las que vibrará cuando se golpee dependen de su densidad de masa y tensión, pero debido a que es una membrana bidimensional, existen muchos más modos vibratorios posibles.
Beats y frecuencias de beat
Los golpes son un fenómeno que resulta de la interferencia de ondas de sonido y tienen muchas aplicaciones, incluso en instrumentos musicales. Si dos ondas sonoras de diferentes frecuencias interfieren, una amplitud variable resulta de un cambio entre la interferencia constructiva y la interferencia destructiva entre las dos ondas. Esta variación en el volumen del sonido se conoce como latidos.
La frecuencia de batido se define como la diferencia de frecuencia entre las dos ondas originales. Esto significa que cuanto más cercanas están las dos frecuencias, menor es la frecuencia de los latidos (es decir, menos latidos por segundo), lo que las hace más fáciles de distinguir con el oído humano.
El oído humano percibe ciertas frecuencias de latido como una "frecuencia subjetiva" o "frecuencia de diferencia".