CYT-13. TALLER: 'Ondas, sonido y música'
Summary
TLDREn este taller, Vicente López, científico del Parque de las Ciencias, explora el mundo del sonido y la música. Explicando que el sonido es una vibración que se propaga, utiliza un diapasón y una bolita para demostrar la vibración y la propagación del sonido. Seguidamente, introduce las propiedades de las ondas, como la amplitud, la frecuencia y el timbre, y cómo estas afectan las características del sonido. A través de experimentos con armónicos y resonancia, se revela cómo estos elementos definen el timbre único de cada instrumento. Finalmente, se invita a los asistentes a realizar experimentos con tubos de diferentes longitudes para comprender mejor los conceptos de sonido.
Takeaways
- 🎵 El sonido es una vibración que se propaga, como se demuestra con un diapasón y una bolita que actúa como testigo de la vibración.
- 🔊 La amplitud de una onda sonora es directamente relacionada con la intensidad del sonido; una onda con menor amplitud produce un sonido más suave.
- 🎶 La frecuencia de vibración, que se mide en ciclos por segundo, determina el tono del sonido: frecuencias más altas producen sonidos más agudos, mientras que frecuencias más bajas resultan en sonidos más graves.
- 🎼 El timbre es la característica que diferencia los sonidos de diferentes instrumentos musicales, a pesar de tener la misma intensidad y tono.
- 🎶 Los armónicos son múltiplos de la frecuencia fundamental y son esenciales para definir el timbre de un sonido.
- 🌟 La resonancia es la transferencia de vibraciones de un cuerpo a otro cuando sus frecuencias coinciden, lo que puede aumentar la intensidad del sonido.
- 📏 La forma y las dimensiones de una caja de resonancia influyen en cómo resuenan los armónicos, lo que a su vez afecta el timbre del sonido.
- 🎵 La superposición de la frecuencia fundamental y los armónicos produce la forma de onda única de cada instrumento, que es visualizable con un osciloscopio.
- 🎷 Los instrumentos de percusión, como los timbales, muestran cómo los puntos de vibración y los de silencio se ven afectados por la forma y la tensión de la superficie que vibra.
- 🎹 Los tubos de los órganos son un ejemplo de cómo la longitud del tubo afecta la nota musical que produce, con tubos más largos emitiendo sonidos más graves y tubos más cortos produciendo sonidos más agudos.
Q & A
¿Qué es el sonido según el taller?
-El sonido es una vibración que se propaga, como se demuestra en el taller al hacer vibrar una varilla o un diapasón.
¿Cómo se puede verificar que un objeto vibra si no se ve el movimiento?
-Se puede verificar el movimiento vibratorio de un objeto usando un 'testigo' como una bolita que reacciona al ser golpeada por las vibraciones.
¿Cómo se propaga el sonido según lo explica Vicente López en el taller?
-El sonido se propaga a través del aire, que es un medio elástico, y se visualiza usando un muelle para mostrar la propagación de la vibración a lo largo de todo el muelle.
¿Qué es una onda y cómo se relaciona con el sonido?
-Una onda es una vibración que se propaga, y en el contexto del sonido, una vibración que se propaga es lo que se llama una onda.
¿Qué características definen las propiedades de una onda y cómo se relacionan con las características del sonido?
-Las propiedades de una onda que definen las características del sonido son la amplitud, que relaciona con la intensidad del sonido, y la frecuencia, que relaciona con el tono o la altura musical del sonido.
¿Qué es el timbre y cómo se relaciona con los sonidos de diferentes instrumentos?
-El timbre es la última característica del sonido que permite diferenciar entre instrumentos musicales a pesar de tener la misma intensidad y tono, y se relaciona con la forma en que resuenan la frecuencia fundamental y los armónicos en la caja de resonancia.
¿Qué son los armónicos y cómo contribuyen a la formación del timbre?
-Los armónicos son los múltiplos de la frecuencia fundamental de un sonido y contribuyen a la formación del timbre, ya que la suma de todos los armónicos junto con el fundamental da el timbre distintivo de cada instrumento.
¿Qué es la resonancia y cómo afecta el timbre de un instrumento?
-La resonancia es la transmisión de una vibración de un cuerpo a otro cuando coinciden las frecuencias o sus múltiplos. Afecta el timbre porque la forma en que resuenan los armónicos en la caja de resonancia da el timbre distintivo de cada instrumento.
¿Cómo se puede ver la diferencia en la forma de las ondas en función de los armónicos presentes?
-Se puede ver la diferencia en la forma de las ondas usando un osciloscopio, donde la superposición de la frecuencia fundamental con los armónicos distintos en cada instrumento da una forma de onda distinta.
¿Cómo se relaciona la longitud de un tubo con la nota musical que produce?
-La longitud del tubo determina la nota musical que produce: cuanto más largo es el tubo, más grave es el sonido, y cuanto más corto, más agudo.
¿Cómo se pueden hacer experimentos para entender mejor el sonido y sus propiedades?
-Se pueden hacer experimentos como vibrar tubos de diferentes longitudes para producir distintas notas, o usar una lámina para visualizar las zonas de vibración y de silencio al espolvorear sal fina y tocar diferentes puntos.
Outlines
🎶 ¿Qué es el sonido?
El sonido es una vibración que se propaga a través de medios elásticos, como el aire. El presentador, Vicente López, explica cómo una vibración genera sonido, utilizando ejemplos como un diapasón. Aunque las vibraciones no siempre son visibles, pueden demostrarse con una bolita que es golpeada por el movimiento del diapasón. Se ilustra cómo el sonido es una vibración que puede propagarse de un objeto a otro, como con dos panderetas. Finalmente, se menciona que el sonido se propaga en forma de ondas.
🔊 Propagación de ondas sonoras
Se describe cómo las ondas sonoras se propagan a través del aire utilizando un resorte para visualizar el proceso. Aunque parece que algo se mueve desde el punto de origen, en realidad solo las partículas del medio vibran. Luego, se introduce el concepto de amplitud, que afecta la intensidad del sonido. A través de un osciloscopio, se observa que una mayor amplitud significa mayor intensidad, y menor amplitud indica un sonido más suave.
🎼 Frecuencia y tono musical
El tono o altura del sonido depende de la frecuencia de las vibraciones. Un sonido más grave tiene una menor frecuencia y un sonido más agudo tiene una mayor frecuencia. Se utiliza un diapasón más agudo para demostrar cómo un mayor número de vibraciones produce una frecuencia más alta, lo que da lugar a un sonido más agudo. El tono está relacionado directamente con la cantidad de vibraciones por segundo que puede visualizarse en el osciloscopio.
🎵 Armónicos y resonancia
El timbre de un sonido depende de los armónicos y la resonancia. Los armónicos son múltiplos de la frecuencia fundamental de un sonido, que determinan las características únicas del timbre de cada instrumento. La resonancia es la amplificación de un sonido cuando una vibración coincide con la frecuencia natural de un objeto. Se demuestra cómo dos diapasones con la misma frecuencia pueden resonar juntos. Si se altera la frecuencia de uno de ellos, ya no habrá resonancia.
🎻 Formas de onda y el timbre de los instrumentos
El timbre de un instrumento se forma por la superposición de la frecuencia fundamental y los diferentes armónicos. Esto se visualiza en un osciloscopio, donde la forma de la onda cambia según el instrumento. Un sonido puro, como el de un diapasón, tiene una onda regular, mientras que instrumentos como la guitarra o el violín tienen ondas mucho más complejas debido a la gran cantidad de armónicos. Esta mezcla única de armónicos es lo que define el timbre de cada instrumento.
🥁 Vibraciones en superficies y tubos
Se muestra cómo las superficies vibrantes, como los tambores, crean patrones simétricos en su vibración. Estos patrones pueden observarse con sal fina que se acumula en las áreas sin vibración. También se demuestra cómo los tubos de diferentes longitudes producen diferentes notas musicales, ya que la longitud del tubo afecta la frecuencia del sonido. Al final, se invita a los participantes a experimentar con tubos de diferentes longitudes para crear diferentes notas y comprender mejor el sonido.
Mindmap
Keywords
💡Onda sonora
💡Frecuencia
💡Amplitud
💡Timbre
💡Armónicos
💡Resonancia
💡Diapasón
💡Osciloscopio
💡Muelle
💡Caja de resonancia
Highlights
El taller explora el sonido como vibración y su relación con la música.
Se explica que el sonido es una vibración que se propaga a través del aire.
Se utiliza un diapasón para demostrar la vibración y el sonido que produce.
Se introduce el concepto de amplitud de onda y su relación con la intensidad del sonido.
Se discute la frecuencia de vibración y cómo determina el tono o la altura musical.
Se aclaran las diferencias en el sonido de distintos instrumentos musicales a pesar de tener la misma intensidad y tono.
Se introduce el concepto de armónicos y su papel en la producción de múltiples notas por un instrumento.
Se explica la resonancia y cómo afecta la intensidad del sonido.
Se describe cómo la resonancia puede aumentar la intensidad del sonido cuando las frecuencias coinciden.
Se define el timbre como la suma de la frecuencia fundamental y los armónicos, dando lugar a la identidad única del sonido de cada instrumento.
Se muestra cómo la forma de la caja de resonancia afecta el timbre del sonido.
Se utiliza un péndulo para ilustrar la resonancia y cómo se transmite la vibración.
Se explora cómo los armónicos afectan la forma de la onda y, por ende, el timbre del sonido.
Se demuestra visualmente la vibración de instrumentos con superficies planas usando sal fina.
Se explica cómo la longitud de un tubo afecta la nota musical que produce.
Se invita a los asistentes a realizar experimentos con tubos de diferentes longitudes para explorar el sonido.
Transcripts
hoy voy a hacer con vosotros un taller
sobre ondas sonido y música soy Vicente
López científico del parque de las
ciencias os habéis parado a pensar la
cantidad de canciones que surgen cada
año y siglo tras siglo o habéis parado a
pensar Por qué es diferente la voz de
cada persona pues la física ha tenido
que investigar de dónde sale esa enorme
diversidad sonidos vamos a empezar por
el principio Qué es el sonido el sonido
es una vibración que se propaga fácil de
comprobar produzco una vibración en una
varilla y aparece inmediatamente el
sonido aquí tenemos un diapasón que es
algo especialmente pensado para que
vibre entonces si yo lo pongo a vibrar
suena y en cuanto que lo paro deja de
sonar
Pero podemos estar seguros de que eso
estaba vibrando porque no se ve nada
vibra 440 veces por segundo vamos a usar
esta bolita como testigo si yo la acerco
cuando el diapasón parado pues
naturalmente No pasa nada pero si el
diapasón está vibrando aunque no se vea
podremos notar como al acercar la bolita
le da golpes y la lanza fuera el sonido
es una
vibración se propaga vamos a probarlo
con la misma bolita que nos hace de
testigo de la vibración la pongo delante
de esta pandereta y utilizo otra
pandereta doy golpes sobre esta con el
aire en
medio Es evidente que esa vibración ha
pasado a la otra pandereta y ha movido
la bolita hemos visto que el sonido es
una vibración y que se propaga Pero cómo
se propaga se propaga a través del aire
que es un medio elástico
Pero también es invisible de modo que
vamos a utilizar un muelle como este
para poder ver tranquilamente Cómo se
produce esa propagación un muelle de
este tamaño que podemos alargarlo hasta
6
m cualquier vibración que yo produzca
aquí va a propagarse ahora a lo largo de
todo el muelle y una vibración que se
propaga es lo que se llama una ota
una cosa que aclarar respecto de las
ondas que es importante en una onda no
hay nada que se vaya moviendo desde mi
mano hasta el final fijaos en el lazo
rojo el lazo rojo si os fijáis solo sube
y baja no se traslada naturalmente que
cualquier partícula cualquier molécula
que está vibrando en mi boca al hablar
no va a llegar a nadie de los oyentes
bien hemos visto entonces que el sonido
se propaga como una onda cómo Cómo se
relacionan las propiedades de las ondas
con las características del
sonido para ver las propiedades de una
onda lo mejor es usar un osciloscopio un
aparato que transforma Las vibraciones
Sonoras en eléctricas y nos las lleva a
pantalla hoy día tenemos una serie de
osciloscopios que se pueden bajar de
internet y tenerlas en nuestro ordenador
aquí tenemos ya una imagen de una onda
que es la de este diapasón vemos cómo va
subiendo y
bajando la vibración Pues bien la altura
que sube y baja es lo que se llama la
amplitud de la onda
y Cómo influye eso en el sonido pues una
onda de muy poca
amplitud va a ser una onda de muy poca
intensidad es decir una
onda lo que se llama en música un sonido
piano si en cambio hacemos un sonido
mucho más
intenso la amplitud de la onda Se
dispara podemos ver que conforme
va disminuyendo la intensidad del sonido
va bajando la amplitud de la
onda segunda característica importante
del sonido el tono o la altura musical
De qué depende que tengamos un sonido
más
grave más bajo o un
sonido más agudo más alto pues depende
de lo que en una onda se llama la
frecuencia el número de veces que vibra
por segundo y también podemos verlo muy
fácilmente con el osciloscopio empezamos
entonces a ver cómo es la vibración de
esta onda que es más baja más
grave contamos 1 dos 3 cu y cinco
vibraciones han entrado en pantalla
vamos a hacer ahora lo mismo con una
onda Mucho más aguda una altura musical
mayor ahora tenemos este otro diapasón
que da un sonido más
agudo y nos detenemos 1 2 3 4 5 6 7 y
ocho veces ha entrado en pantalla un
sonido agudo significa mayor frecuencia
un sonido grave significa una frecuencia
menor pero nos queda algo muy importante
por saber aún porque Qué es tan distinto
el sonido aunque tenga la misma
intensidad y el mismo tono de un
clarinete de un piano de una guitarra de
cualquier otro instrumento musical nos
falta una última característica del
sonido el timbre que es bastante más
complicado para poder explicar lo que es
el timbre necesitamos antes hablar de
dos cosas de los armónicos y de la
resonancia Qué es un armónico Bueno
cuando cualquier cosa vibra oscila como
un péndulo por ejemplo lo hace siempre
con la misma frecuencia si no cambiamos
la longitud cualquier cuerda que vibre
en cualquier instrumento musical siempre
va a dar la misma frecuencia es decir la
misma nota si tiene la misma longitud y
la misma
tensión
pero solamente esa única nota o puede
dar alguna más vamos a verlo con el
muelle el muelle es como una cuerda
vibrante y está oscilando de esta forma
Esto es lo que se llama la frecuencia
fundamental el tono fundamental tal si
por ejemplo pudiéramos oír porque esto
fuera un sonido diríamos que esto es un
do de una escala pero yo puedo conseguir
que el muelle vibre con una frecuencia
exactamente el doble y sin embargo se
mantiene la onda estable Ahora hay dos
vientres ahí pues bien esa frecuencia es
exactamente el doble y sería el do de la
escala siguiente y esa frecuencia doble
es lo que se llama el primer armónico
pero no solamente eso puedo conseguir
Ahora que vaya con una frecuencia triple
y esta figura significa el segundo
armónico y así en todos los instrumentos
musicales se pueden producir los
múltiplos de la frecuencia fundamental
que son los armónicos hemos visto que
los armónicos son los múltiplos de la
frecuencia fundamental y los
instrumentos musicales son capaces de
dar muchos de esos armónicos hasta el
undécimo décimo etcétera Esta es una de
las claves del timbre nos falta la otra
Qué es la resonancia casi todo el mundo
piensa que la resonancia es lo que se
oye al dar una
palmada en una habitación amplia pero
eso es la reverberación la resonancia es
en realidad algo mucho más atractivo
tenemos este
diapasón lo ponemos en vibración Se oye
muy
poco y al aplicarlo sobre la caja ahora
aumenta enormemente la intensidad del
sonido Esto sí es la resonancia Qué es
lo que está pasando aquí
pues vamos a explicarlo de nuevo con El
péndulo tenemos un péndulo que como
hemos visto va a oscilar siempre con su
frecuencia fundamental la única que
tiene si yo
intento que se mueva dándole con
muchísima fuerza con el abanico no
consigo gran cosa pero en cambio Si le
doy acompasando el movimiento del
abanico al propio del péndulo con mucha
menos energía consigo transmitirle una
oscilación muy amplia decimos entonces
que El péndulo y el abanico
están en resonancia están moviéndose con
la misma frecuencia eso es la
resonancia puedo conseguir una cosa
recordemos los armónicos si en vez de
darle un golpe de abanico cada vez que
El péndulo oscila yo lo hago una vez
cada dos o cada tres o cada cuatro el
efecto será menor pero consigo también
en resonancia con los múltiplos de la
frecuencia bien pues vamos a ver
claramente
qu podemos hacer que esta caja entre en
resonancia con esta otra estos dos
diapasones dan la misma nota 440 ciclos
por segundo golpeo
este y es el otro el que estaba vibrando
se ha transmo ido por resonancia las
vibraciones a esta otra caja pero hace
falta que la frecuencia sea exactamente
la misma si yo ahora le cambio la
frecuencia al diapasón poniéndole estas
pesitas notamos ahora que la nota es
distinta claramente la frecuencia es
distinta habrá
resonancia nada este ya no resuena así
es que ya sabemos exactamente lo que es
la resonancia la transmisión de una
vibración de un cuerpo a otro Sí
coinciden las frecuencias o sus
múltiplos hemos visto las dos claves
para entender el timbre los armónicos y
la resonancia ahora podemos ya explicar
exactamente qué es el timbre el timbre
depende totalmente de cómo resuenen la
frecuencia fundamental y los distintos
armónicos en la caja de resonancia esta
por ejemplo que tiene una forma cuadrada
está
pensada para que resuene Prácticamente
solo con esa de los 440 ciclos por
segundo si cogemos esta de 64 mucho más
grave intentamos que suene en esta caja
no hace nada pero sobre la
guitarra sí que sigu orando muy bien Qué
es lo que pasa pues que la guitarra no
tiene una forma cuadrada tiene una forma
mucho más general en la que hay
distintas dimensiones en las que puede
vibrar las distintas frecuencias
múltiples que hemos visto que son los
armónicos Pues bien depende de cómo
resuenen esos armónicos para tener un
timbre u otro esta cajita de música sin
caja de
resonancia casi no se oye nada vamos a
aplicarla sobre la guitarra
qué maravilla y en cambio Si la ponemos
sobre una lámina
[Música]
metálica también suena pero muy distinto
notáis claramente La diferencia son
timbres
distintos según la intensidades con que
resuenen los distintos armónicos en cada
instrumento Y eso depende de la caja así
tendremos un timbre u otro en unos casos
el primer armónico su muy bajito el
segundo alto el tercero más alto todavía
el cuarto más bajo y en otros
instrumentos suenan de forma distinta
esos armónicos la suma de todos los
armónicos junto con el fundamental es lo
que da el timbre y podemos verlo con el
osciloscopio como hicimos antes merece
la pena que lo veamos de nuevo con el
osciloscopio porque la forma de la onda
va a cambiar totalmente al sumar a la
fundamental los diferentes armónicos y
será distinta la forma de la onda de
cada uno de los instrumentos por ejemplo
vamos a el
diapasón
vemos unas ondas que son perfectas no
tienen ninguna irregularidad es un
sonido que se llama puro no tiene
armónicos Pero qué ocurre con la
guitarra si ahora damos un sonido vamos
a ver có la forma de la onda de la
guitarra va a cambiar por completo por
ejemplo vamos a ver esta
nota se nota ya claramente que no es tan
perfecta como la de antes
o por poner el ejemplo más escandaloso
esto tiene un sinfín de armónicos tanto
que cuando en realidad en vez de tener
unos cuantos tiene muchísimos armónicos
se le suele Llamar
[Música]
ruido y ahora tenemos una onda
enormemente
distinta hemos visto entonces que el
timbre no es más que la superposición de
la frecuencia fundamental más los
armónicos que son distintos en cada
instrumento Y si os apetece podemos ver
ahora cómo vibran los instrumentos que
forman tubos o superficies como los
timbales o el
gongo Cuando tenemos una superficie que
vibra para producir un sonido tenemos la
misma situación que tenemos en el muelle
unos puntos van a estar vibrando los
vientres y otros se van a quedar quietos
lo podemos ver muy fácilmente con esta
lámina en la que vamos a espolvorear sal
fina lo más fina posible espolvoreamos
bastante porque que veremos como en los
puntos en donde hay vibración los granos
de sal van a saltar y van a irse y
acumularse en los puntos en donde no hay
vibración lo más bonito es Hacerlo con
un arco de violín y producimos la
vibración Cómo salta parece que están
bailando realmente están bailando esos
granos de sal pero se forman unas
figuras
preciosas unas simetrías en los que
estas líneas son los puntos que no
vibran en absoluto Claro que si os
habéis fijado en los timbales no suenan
siempre de la misma forma si yo coloco
el dedo en un punto buen otro suena
distinto al poner aquí el dedo he
obligado a que este punto no vibrara y
por eso aquí se acumuló la sal ahora
vamos a tocar en este otro punto para
obligar a que ese sea el que no suene y
producimos una nueva
vibración el sonido es
distinto y la figura simetria la figura
simétrica es completamente distinta tan
bonita como la anterior y cómo suenan en
un tubo en los órganos tenemos tubos
sonando Aquí vamos a conseguir que nos
entre el aire dentro del tubo
poner Dentro de este tubo metálico un
poco de tela metálica
enrolladitos
sobre la llama y esperamos un ratito
hasta que se caliente la tela metálica Y
entonces produzca una corriente de aire
caliente Que suba por el tubo y empiece
a sonar el tubo vamos a ver si ya fuera
suficiente cuanto que lo separemos de la
llama nos
suena con eso quería ver que la longitud
del tubo es lo que determina la nota
musical Cuanto más largo es el tubo más
grave es el
sonido y Cuanto
más corto es el tubo
más agudo
es bueno tenemos un último tubo ya para
terminar
jugando con este tubo podemos conseguir
no ver pero sí oír el fundamental y los
diferentes armónicos lo giramos sobre
nuestras cabezas y ese es el sonido
fundamental aprieto y tenemos el primer
armónico segundo
tercero y cuarto armónico y si habéis
llegado hasta este punto es que el
taller no os ha disgustado demasiado Así
que os animo a que hagáis vosotros estos
mismos experimentos y por ejemplo que
cojáis tubos como este de distintas
longitudes para que den distintas notas
y os pongáis a hacer un concierto entre
todos los de la clase que sigáis
aprendiendo cada vez más sobre el sonido
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