El sonido

Por qué empezar por el sonido

Toda la acústica musical descansa sobre una idea sencilla: un cuerpo vibra, esa vibración se transmite por el aire y llega a nuestro oído. Entender bien esa cadena (emisor, medio y receptor) es el primer paso para comprender por qué un violín suena distinto de una flauta, por qué una octava es la frecuencia doble, por qué los graves retumban en una sala pequeña o por qué los sistemas de afinación han cambiado a lo largo de la historia.

Este bloque es la base del resto del curso. Aquí no hablamos todavía de instrumentos concretos ni de afinación, sino de la física común a todos ellos. Todo lo que aprendas en estas lecciones lo volverás a usar en la organología, en los sistemas de afinación y en la acústica arquitectónica.

▶ Un sonido puro: 220 Hz ▶ Un sonido musical: 220 Hz con armónicos

Los dos ejemplos tienen la misma frecuencia fundamental y, sin embargo, suenan distintos. Al terminar el bloque sabrás explicar exactamente por qué.

Qué aprenderás en este bloque

• Qué es el sonido y cómo se produce. La diferencia entre el sonido como fenómeno físico y como sensación; las tres condiciones que necesita (fuente, medio y receptor); por qué no se propaga en el vacío; y cómo una vibración se convierte en compresiones y rarefacciones del aire.
• Cómo se describe una vibración. El movimiento armónico simple, la ley de Hooke y las magnitudes que usarás constantemente: frecuencia, periodo, amplitud y fase. También la diferencia entre movimiento vibratorio simple y complejo, y el teorema de Fourier.
• Cómo viaja el sonido. Ondas longitudinales y transversales, la longitud de onda y su fórmula ($\lambda = v/f$), y la velocidad del sonido en el aire, en el agua y en los sólidos, con su dependencia de la temperatura y sus consecuencias en la afinación.
• Qué pasa cuando las ondas se encuentran. El principio de superposición, la interferencia constructiva y destructiva, las ondas estacionarias con sus nodos y vientres, y los batimientos que los músicos usan para afinar.
• Cómo se mide lo fuerte que suena algo. La potencia acústica, la intensidad y la presión sonora; los decibelios (SPL, SIL y SWL); cómo se suman los niveles; y cómo funciona un sonómetro.
• Por qué cada nota es, en realidad, muchas notas. El fenómeno físico-armónico y la serie armónica, que explican el timbre y son el punto de partida de la armonía y de la afinación.

Orden recomendado

Las lecciones de la lista están ordenadas como un itinerario y conviene seguirlas en ese orden, porque cada una usa los conceptos de la anterior. Las tres primeras forman el nivel 1. Son accesibles con matemáticas de secundaria y responden a las preguntas básicas: qué es el sonido, cómo se describe una vibración y cómo se propaga una onda.

Las siguientes son de nivel 2. Introducen fórmulas algo más elaboradas, con logaritmos y funciones trigonométricas, y conectan la física con la práctica musical: las ondas estacionarias explican las notas que puede dar una cuerda o un tubo; los decibelios, la dinámica y la exposición al ruido; y la serie armónica, el timbre y los intervalos.

Si ya tienes una base de física, puedes ir directamente al fenómeno físico-armónico y la serie armónica, la lección más completa del bloque, y volver atrás cuando necesites repasar un concepto. Si preparas el acceso al conservatorio superior o unas oposiciones, te recomendamos hacer todos los ejercicios de cada lección antes de pasar a la siguiente.

Conceptos clave

Estos son los términos que aparecen una y otra vez en el curso. Tenlos a mano:

Concepto	Definición breve	Unidad
Frecuencia ($f$)	Número de ciclos de vibración por segundo	Hz
Periodo ($T$)	Duración de un ciclo; $T = 1/f$	s
Amplitud ($A$)	Desplazamiento o variación de presión máxima	m o Pa
Fase ($\varphi$)	Punto del ciclo en que se encuentra la vibración	grados o rad
Longitud de onda ($\lambda$)	Distancia entre dos puntos consecutivos en la misma fase; $\lambda = v/f$	m
Velocidad del sonido ($v$)	Unos 343 m/s en el aire a 20 °C	m/s
Presión sonora ($p$)	Variación de presión que produce la onda	Pa
Intensidad ($I$)	Potencia que atraviesa cada metro cuadrado	W/m²
Nivel de presión sonora	$L_p = 20\log_{10}(p/p_0)$, con $p_0 = 20$ µPa	dB
Armónico	Componente cuya frecuencia es múltiplo entero de la fundamental	Hz

Estas magnitudes físicas se corresponden, de forma aproximada, con las cualidades del sonido que estudia la teoría musical. La altura depende sobre todo de la frecuencia; la intensidad, de la amplitud; la duración, del tiempo que se mantiene la vibración; y el timbre, de los armónicos presentes y de cómo evolucionan. Lo desarrollamos en las cualidades del sonido.

Cómo están hechas las lecciones

Cada lección combina cuatro cosas: teoría con las fórmulas explicadas y sus unidades del Sistema Internacional; ejemplos sonoros que puedes escuchar en el propio navegador, sin descargar nada; ejemplos musicales reales, tomados de instrumentos, repertorio y práctica de ensayo; y ejercicios resueltos para comprobar que lo has entendido. Al final encontrarás siempre las fuentes y la bibliografía, con obras de referencia como las de Olazábal, Roederer, Rossing o Benade.

Usamos el índice acústico internacional, en el que el do central es el Do4 (261,63 Hz) y el La del diapasón es el La4 (440 Hz). Si estudias con libros que usan el índice franco-belga, recuerda que allí el do central se llama Do3. Tienes la explicación completa en los índices acústicos.

Además de las lecciones, el curso incluye herramientas interactivas para experimentar con lo que aprendes: un generador de tonos, un explorador de la serie armónica y una calculadora de frecuencias de notas.

Después de este bloque

Cuando domines estos conceptos, el siguiente paso natural es la organología: cómo se aplican las ondas estacionarias a las cuerdas, los tubos sonoros, las placas y las membranas de cada familia de instrumentos. A partir de ahí puedes seguir con los sistemas de afinación, que parten directamente de la serie armónica, o con la acústica arquitectónica, donde la reflexión, la absorción y los decibelios explican cómo suena una sala de conciertos.