Cuando haces sonar un diapasón, escuchas un tono puro/onda sinusoidal de generalmente 440 Hz. Ayer, intenté golpear un cuchillo de mesa hecho completamente de acero inoxidable contra una toronja. Cuando lo acerqué a mi oído, escuché una frecuencia de aproximadamente 698 Hz, que funcionaba casi exactamente como un diapasón normal, pero con un tono ligeramente menos sostenido. Me hizo preguntarme; ¿Cuáles son las condiciones para que se produzca un tono puro como este?
Asumiré que los tonos de un diapasón (y mi cuchillo de mesa) no son del todo puros. Sé que también suenan algunas frecuencias superiores, y posiblemente algunas otras cosas. Pero algunos objetos juntos producen un sonido completamente diferente, con matices mucho más claros y un timbre más específico. En contraste con esos, creo que es seguro decir que los diapasones esencialmente suenan con un tono relativamente puro.
Pero, ¿cuáles son las condiciones para que se produzca un tono puro como este? Sé que se pueden seleccionar como sobretonos de una nota con armónicos. Pero, ¿qué hace que un diapasón no emita un tono independiente sin armónicos, o al menos inaudibles? ¿Cuáles son las condiciones físicas reales para que ocurra algo así? ¿Y cómo se puede recrear?
Disculpas si me perdí algo obvio o formateé algo mal, esta es mi primera publicación en este sitio. ¡Gracias de antemano!
Esta es una pregunta muy amplia, y la respuesta más completa sería solo una copia de un libro de texto de acústica. En general, sin embargo, podemos decir que varios factores son importantes para determinar la forma en que suena un objeto que vibra, tales como:
Propiedades del material como la rigidez, la tensión, la velocidad del sonido en el interior del material, la homogeneidad del material, etc.
Geometría , que cambia el número y la frecuencia de los modos normales disponibles;
Cómo se crean las oscilaciones , ya que diferentes fuerzas impulsoras excitarán diferentes modos normales;
Propiedades del aire , que pueden atenuar y distorsionar una señal de audio de manera no uniforme en función de la frecuencia; y
La respuesta del oído , que es a la vez no uniforme y no lineal en función de la frecuencia.
El diapasón tiene una geometría particular que, dadas las propiedades de su material, hace que un modo normal sea mucho más prominente que otros para la fuerza impulsora adecuada (es decir, un golpe moderadamente agudo, pero no demasiado agudo, sobre un objeto blando. Golpearlo demasiado fuerte excitará los armónicos superiores también), haciendo que el aire vibre a una frecuencia que 1) no sea atenuada demasiado por el aire en la distancia desde el diapasón hasta su oído, y 2) esté en el rango donde la respuesta del oído puede registrar un sonido de esa intensidad y frecuencia.
Si cambia cualquiera de estos factores, el sonido puede ser bastante diferente. Hacer el diapasón de un material diferente influirá en las vibraciones que hace el diapasón en respuesta a un toque y puede excitar más de un modo normal (especialmente si hay defectos presentes, ya que las vibraciones pueden reflejarse en ellos). Hacer un diapasón de una forma diferente cambiará la presencia y/o frecuencia de los modos normales. Hacer vibrar un diapasón por un método diferente (por ejemplo, golpearlo demasiado fuerte contra un objeto duro o conectarlo a un oscilador mecánico sintonizado para resonar con un modo normal más alto) cambiará los modos normales que están excitados. Hacer vibrar el diapasón en condiciones en las que el aire absorbe preferentemente el modo normal deseado cambiará el sonido.
Apagado
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