Cajas de resonancia: Instrumentos musicales

De Wikillerato

Los aparatos destinados a producir o a analizar los sonidos están basados en la teoría de las ondas estacionarias, o casi estacionarias.

Un sistema rigurosamente estacionario no emitiría sonido alguno. Por el contrario, un sistema casi estacionario, generalmente muy amortiguado, que juega el papel de excitador, acoplado a una cavidad resonante, puede generar un sonido audible. Irradia así una onda progresiva que es percibida por el oído o un micrófono.

Tanto para los modos de vibración de las cuerdas, como de las ondas longitudinales en un resorte, la longitud del resonador y la frecuencia de vibración del foco acordados, al cumplir determinadas condiciones, permiten dar al resonador una gran amplitud . Esta propiedad adquiere verdadera relevancia en acústica, pues, a menudo, las vibraciones sonoras llegan al oído con una amplitud y una compresión muy pequeñas y, a causa de ello, no provocan ninguna sensación. Sin embargo, si reducimos el tiempo de funcionamiento de un foco sonoro, que ha emitido un sonido con una cierta cantidad de energía, podemos hacer que comunique esa energía a un resonador que durante un cierto tiempo sea capaz de irradiar una potencia suficiente para que el sonido pueda ser oído.

Cuando golpeamos un diapasón separado de su caja de resonancia, las vibraciones se mantienen durante un cierto tiempo – la amortiguación es más débil- pero el sonido es apenas audible.

Pero si acoplamos el diapasón a su cavidad de resonancia, la intensidad del sonido es mucho mayor pero se apaga muy rápidamente – el amortiguamiento es muy grande- .Se ha producido un acorde entre la frecuencia del diapasón y la frecuencia propia de la masa de aire contenido en la caja. El diapasón ha comunicado al aire de la caja suficiente energía para que su amplitud e irradie una potencia suficiente hacia el auditor.

El teorema de conservación de la energía permite prever que la duración de este movimiento sea sensiblemente más corto que cuando se hace vibrar al diapasón sólo. Para la misma energía si la potencia es mayor el tiempo ha de ser necesariamente menor. El aire contenido en la caja de resonancia del diapasón constituye un sistema -.

La caja de un violín resuena porque las cuerdas vibrantes transmiten sus vibraciones por medio del puente o ponticello. Si se quiere que las vibraciones de la caja duren deben ser mantenidas por el movimiento del arco.

En los casos descritos, se trata de frecuencias propias de resonancia formando un conjunto discreto.

Dos diapasones idénticos A y B, cuyas cajas de resonancia se encuentran enfrentadas por sus caras abiertas, a una corta distancia, nos permiten “oir” la transmisión de la potencia de la resonancia. Hacemos vibrar A, el aire A´contenido en su caja transmite sus vibraciones al aire contenido en B´ que a su vez hace vibrar B. Si tocamos A con un dedo, para que deje de vibrar, B sigue vibrando, y si dejamos A libre, éste comenzará a vibrar de nuevo.

Naturalmente la intensidad de las vibraciones emitidas por A será mucho menor, pues la energía se encuentra ya muy repartida.

Una cavidad de resonancia esférica de radio adecuado, puede entrar en resonancia excitada por un diapasón. El aire contenido en la esfera se encuentra entonces animado por movimientos intensos y, colocando el orificio estrecho del resonador cerca del conducto auditivo, se oirá muy reforzado un sonido inaudible sin este artificio.