Instrumentos de membrana

Publicado: marzo 29, 2013 en Acústica para músicos
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¡Vamos con la segunda entrada del minicurso “Acústica para Músicos”! Esta vez hablaremos de los instrumentos de membrana o en general de todos los instrumentos percutidos de 2 dimensiones. Caja, tambor, darbuka, timbales…

¿Qué es lo que ocurre paso a paso? Primero golpeamos la membrana, la excitamos con una señal idealmente instantánea, la membrana responde a ese impulso vibrando de muchas formas que es lo que vamos a ver y esa vibración pasa al aire que por simpatía comienza a vibrar de la misma forma haciendo que la vibración llegue hasta nuestros oídos.

Anécdota: El sonido es una señal única. Cuando estás en la doceava fila de un auditorio escuchando una banda de música, a tus oídos solo llega una señal que es la mezcla de todos los instrumentos y tu cerebro es capaz de volver a separar todos los instrumentos de esta única señal.

onda

Si te cuesta entender cómo de esa muestra de arriba, que representa el nivel de presión que llega a tu oído en cada momento, se pueden escuchar 20 instrumentos a la vez es que empiezas a ver la magia.

Volvamos a los instrumentos. Vamos a aporrear un tambor por ejemplo. Para no tener que explicar mil cosas tendréis que creerme cuando os digo que con un golpe idealmente instantáneo como el de un baquetazo lo que hacemos es excitar TODAS las frecuencias por igual, si las propiedades del tambor no influyeran a ninguna, escucharíamos un ruido blanco que es aquel sonido que tiene la misma energía en todas las frecuencias. ¿Queréis escucharlo?

Ejemplo de ruido blanco

Menos mal que las propiedades del instrumento influyen ¿verdad? El instrumento se moverá mucho mejor con las frecuencias que estén relacionadas con su forma circular, con la tensión de la membrana, con el tamaño de la membrana, etc… Las otras frecuencias se reproducirán mucho menos. ¿Qué ocurre con estos instrumentos? Tienen dos dimensiones por lo que su combinación de “modos propios” es bastante grande. Los primeros ejemplos:

modos

En el primer modo la membrana se mueve en todo su tamaño arriba y abajo con respecto a su posición de reposo. En el segundo (1,1) cuando la primera mitad está arriba la otra mitad está abajo. Así con todas, cada una excita una frecuencia y creedme, hay muchísimas por lo que el espectro acaba siendo parecido a éste:

s175_m

Cada pico sería un modo de la membrana. La rotundidad del sonido de estos instrumentos viene dado por el hecho de que los distintos modos que aparecen tienen frecuencias que están situadas muy cerca unas de otras y no están en una relación armónica.

Ahora me diréis que sí hay algunos que reproducen una nota y por lo tanto tienen que ser armónicos. El mejor ejemplo son los timbales, los cuales pueden incluso cambiar su nota. En este caso la membrana tendría esta forma pero el cuerpo del timbal está diseñador para ser un “filtro” es un resonador de una sola nota igual que cuando soplamos en una botella y dependiendo de lo vacía o llena que está sacamos un sonido más grave o más agudo respectivamente. En el caso de la botella jugamos con el volumen mientras que en el caso del timbal jugamos con la tensión de la membrana. Las dos son variables dentro de una misma ecuación de los llamados “Resonadores de Helmholtz“.

Ahora vamos a la parte más chula de este tema. ¿Qué pasa si en vez de excitar todas las frecuencias con un golpe, excitamos solo una frecuencia? La membrana se movería solo en ese modo propio si lo tiene. Entonces habrían zonas de la superficie que se moverían y zonas que no se moverían ¿verdad? Estas zonas son llamadas nodos (no se mueven) y vientres (zonas donde más se mueve). Si ponemos arena por ejemplo sobre la membrana, esta arena se moverá y se quedará estancada en los nodos, dejándonos ver así las figuras que se crean en cada frecuencia de modos propios. Estas figuras son llamadas figuras de Chladni y cuanto mayor es el modo más complejas son. Son increíbles de ver y aquí os dejo unos vídeo para que las veáis.

El experimento consiste en colocar una membrana o plato circular (en este caso he buscado uno circular para que se vean las formas de un instrumento de percusión) sobre un altavoz que emitirá tonos puros de frecuencia. Irán subiendo la frecuencia gradualmente y veréis cómo a ciertas frecuencias se crearán las figuras.

Recordad: la suma de todas estas formas haría el verdadero movimiento (y sonido) de la membrana.

Os dejo también otro vídeo con las figuras creadas por una placa rectangular:

Bueno eso ha sido todo por esta vez. Espero que os haya gustado y recuerda…

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comentarios
  1. Muchas gracias, aunque no me ha quedado muy claro el por qué la mayoría de instrumentos de membrana no reproducen una nota. Por la cercanía de sus picos parece, pero eso traducido ¿sería muchas notas?

    • berdrais dice:

      Sí, lo podríamos traducir en muchas notas puras a la vez, y cuando digo muchas quiero decir muchísimas. Si no hay entre todas una relación armónica acaba siendo ruido. En percusión, cada instrumento es más o menos armónico. La caja (sin el efecto de los bordones que son unos muelles en la parte inferior para hacer un efecto en su sonido) tiene un sonido muy lleno en frecuencia (ruidoso) pero muy corto.

      • Me queda ahora muy claro, muchas gracias. Me tomé el atrevimiento de hacer reblog a uno de tus posts en mi blog. Espero no te moleste, si es así, me lo das a saber por favor para quitarlo.

      • berdrais dice:

        Encantado de formar parte de tu blog. No soy una eminencia y hace tiempo que lo estudié pero escribo con esmero y con la intención de que me entienda lo mejor posible el que quiera leerlo. Muchas gracias a ti.

  2. Reblogged this on Melómanos Anónimos and commented:
    ¿Por qué la mayoría de instrumentos de membrana no reproducen una nota?
    Este fenómeno se produce debido a la cercanía de sus picos, lo cual se puede traducir en muchísimas notas puras a la vez.
    _____________________________________________
    Los invito a seguir este blog tan interesante, con la poca actividad que lleva me ha ayudado a comprender bastantes cosas.

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