Música y FísicaMúsica y Física
Música y FísicaMúsica y Física
Editus – Academia de las ArtesEditus – Academia de las Artes
14 setiembre 201114 setiembre 2011
Manuel Ortega RodríguezManuel Ortega Rodríguez
CONFER, Esc de Física, CIGEFI,CONFER, Esc de Física, CIGEFI,
UCR,UCR,
Instituto de Física TeóricaInstituto de Física Teórica IFT
¿no es una grosería?¿no es una grosería?
John Keats, John Keats, LamiaLamia (1820) (1820)
Do not all charms flyDo not all charms flyAt the mere touch of cold philosophy?At the mere touch of cold philosophy?There was an awful rainbow once in heaven:There was an awful rainbow once in heaven:We know her woof, her texture; she is givenWe know her woof, her texture; she is givenIn the dull catalogue of common things.In the dull catalogue of common things.Philosophy will clip an Angel's wings,Philosophy will clip an Angel's wings,Conquer all mysteries by rule and line,Conquer all mysteries by rule and line,Empty the haunted air, and gnomed mine -Empty the haunted air, and gnomed mine -Unweave a rainbow...Unweave a rainbow...
John Keats, John Keats, LamiaLamia (1820) (1820)
¿No desaparecen todos los encantos¿No desaparecen todos los encantosAnte el mero toque de la fría filosofía?Ante el mero toque de la fría filosofía?Hubo una vez un tremendo arco iris en los Hubo una vez un tremendo arco iris en los
cielos:cielos:Conocemos su trama, su textura; se nos daConocemos su trama, su textura; se nos daEn el catálogo sin gracia de las cosas En el catálogo sin gracia de las cosas
comunes.comunes.La filosofía cortaría las alas de un ángel,La filosofía cortaría las alas de un ángel,Conquistaría todos los misterios con regla y Conquistaría todos los misterios con regla y
compás,compás,Vaciaría el aire encantado, y la mina con Vaciaría el aire encantado, y la mina con
duendes,duendes,Destejería el arco iris...Destejería el arco iris...
¿Para qué física de la música?¿Para qué física de la música?
diseño de auditoriosdiseño de auditorios diseño de instrumentos musicalesdiseño de instrumentos musicales
incluyendo materiales sintéticos tales como incluyendo materiales sintéticos tales como epoxy y grafitoepoxy y grafito
estudio teórico de nuevas técnicas de ejecuciónestudio teórico de nuevas técnicas de ejecuciónpor ejemplo, los multifónicos en por ejemplo, los multifónicos en instrumentos de vientoinstrumentos de viento
qué efecto tiene la temperatura en un qué efecto tiene la temperatura en un instrumento musicalinstrumento musical
¿Para qué estudiar la física ¿Para qué estudiar la física de la música?de la música?
cómo se desgastan los instrumentoscómo se desgastan los instrumentos qué diferencia un Stradivarius de un violín qué diferencia un Stradivarius de un violín
corrientecorriente procesamiento electrónico de piezas musicalesprocesamiento electrónico de piezas musicales cómo afecta el estado psicológico la percepción cómo afecta el estado psicológico la percepción
de un sonidode un sonido por qué, históricamente, algunos instrumentos por qué, históricamente, algunos instrumentos
se abandonaronse abandonaron cuál es la relación entre música y poesíacuál es la relación entre música y poesía para conocer los riesgos al oído de la profesión y para conocer los riesgos al oído de la profesión y
cómo evitarloscómo evitarlos
¿Para qué estudiar la física ¿Para qué estudiar la física de la música?de la música?
Por las nuevas perspectivas que Por las nuevas perspectivas que nos puede darnos puede dar
Dinámica, Tono, TimbreDinámica, Tono, Timbre
MúsicaMúsica FísicaFísica
MúsicaMúsica FísicaFísica
DinDináámicamica(Forte, piano, etc.)(Forte, piano, etc.)
Intensidad sonoraIntensidad sonora::desplazamiento de la desplazamiento de la
cuerdacuerda
MúsicaMúsica FísicaFísica
DinDináámicamica(Forte, piano, etc.)(Forte, piano, etc.)
Intensidad sonoraIntensidad sonora::desplazamiento de la desplazamiento de la
cuerdacuerda
TonoTono(do, re, mi, etc.)(do, re, mi, etc.)
FrecuenciaFrecuencia: : NNúúmero de veces que mero de veces que la cuerda sube y baja la cuerda sube y baja
por segundopor segundo
440 veces por segundo = LA440 veces por segundo = LA
NotaNota Frecuencia (Hz)Frecuencia (Hz)
CC 264264
DD 297297
EE 330330
FF 352352
GG 396396
AA 440440
BB 495495
CC 528 = 264 x 2528 = 264 x 2
MúsicaMúsica FísicaFísica
DinDináámicamica(Forte, piano, etc.)(Forte, piano, etc.)
Intensidad sonoraIntensidad sonora::desplazamiento de la desplazamiento de la
cuerdacuerda
TonoTono(do, re, mi, etc.)(do, re, mi, etc.)
FrecuenciaFrecuencia: : NNúúmero de veces que mero de veces que la cuerda sube y baja la cuerda sube y baja
por segundopor segundo
MúsicaMúsica FísicaFísica
DinDináámicamica(Forte, piano, etc.)(Forte, piano, etc.)
Intensidad sonoraIntensidad sonora::desplazamiento de la desplazamiento de la
cuerdacuerda
TonoTono(do, re, mi, etc.)(do, re, mi, etc.)
FrecuenciaFrecuencia: : NNúúmero de veces que mero de veces que la cuerda sube y baja la cuerda sube y baja
por segundopor segundo
TimbreTimbre(lo que distingue un (lo que distingue un instrumento de otro)instrumento de otro)
Espectro de Espectro de FrecuenciasFrecuencias
EspectroEspectro
Se refiere a la Se refiere a la separación de separación de una onda una onda compleja en sus compleja en sus componentes componentes individuales, ya individuales, ya sea en sonido o sea en sonido o en luz.en luz.
Espectro de frecs., flautaEspectro de frecs., flauta
fundamental y primeros dos sobretonos fundamental y primeros dos sobretonos AA44, A, A55, E, E66
MultifónicosMultifónicos
Bajo ciertas circunstancias, los Bajo ciertas circunstancias, los armónicos pueden “desacoplarse” y armónicos pueden “desacoplarse” y sonar sonar por separadopor separado. .
La percepción es la de estar La percepción es la de estar escuchando escuchando dosdos instrumentos. instrumentos.
ResonanciaResonancia
Se refiere a las frecuencias (tonos) a las Se refiere a las frecuencias (tonos) a las que un instrumento (cuerda, tubo, que un instrumento (cuerda, tubo, edificio, etc.) “le gusta” oscilar.edificio, etc.) “le gusta” oscilar.
Las resonancias pronunciadas y Las resonancias pronunciadas y apropiadamente ubicadas son lo que apropiadamente ubicadas son lo que hacen de un instrumento musical un hacen de un instrumento musical un instrumento musical.instrumento musical.
TamborTambor
CerebroCerebro
instrumento-aire-oinstrumento-aire-oíído-do-cerebrocerebro-cutura-cutura
La percepción de la nota fundamental La percepción de la nota fundamental de un de un timbaltimbal, por ejemplo, es una , por ejemplo, es una
ilusión acústicailusión acústica
instrumento-aire-oinstrumento-aire-oíído-do-cerebrocerebro-cutura-cutura
ExperimentoExperimento
Para poner en evidencia a estas “notas Para poner en evidencia a estas “notas fantasma”.fantasma”.
Si uno hacer sonar dos diapasones con Si uno hacer sonar dos diapasones con notas de C y G (proporción 2:3), el notas de C y G (proporción 2:3), el cerebro escucha el “1”, o sea el C una cerebro escucha el “1”, o sea el C una octava por abajo del producido.octava por abajo del producido.
Si uno detiene la vibración del G, el tono Si uno detiene la vibración del G, el tono sube repentinamente en una octava.sube repentinamente en una octava.
Otro efecto interesanteOtro efecto interesante
Nuestro sistema Nuestro sistema auditivo auditivo percibepercibe a los sonidos a los sonidos agudos más agudos más duro que los duro que los graves, aunque graves, aunque tengan la misma tengan la misma intensidad intensidad sonora.sonora.
ArquitecturaArquitectura
El auditorio es un instrumento musical…El auditorio es un instrumento musical…
y el arquitecto es un luthiery el arquitecto es un luthier
ReverberaciónReverberación
La reverberación es la La reverberación es la persistenciapersistencia de un sonido de un sonido después que la fuente que producía ese sonido después que la fuente que producía ese sonido se ha eliminado.se ha eliminado.
El tiempo de reverberación es lo que tarda el El tiempo de reverberación es lo que tarda el sonido en caer 60 dB (una millonésima parte) sonido en caer 60 dB (una millonésima parte) del valor inicial.del valor inicial.
¿Qué es un buen valor del tiempo de ¿Qué es un buen valor del tiempo de reverberación para un auditorio?reverberación para un auditorio?
Si es muy alto, se pierde la claridad.Si es muy alto, se pierde la claridad. Si es muy bajo, no se escucha la Si es muy bajo, no se escucha la
música.música. Se quiere, pues, que sea lo más alto Se quiere, pues, que sea lo más alto
posible sin que haya pérdida de posible sin que haya pérdida de claridad.claridad.
Hay una co-evolución de Hay una co-evolución de estilos musicales y tipos estilos musicales y tipos
de auditorio.de auditorio.
catedrales góticascatedrales góticas
Edificios grandes, Edificios grandes, algunos > 100 000 m³algunos > 100 000 m³
hechos de piedra y hechos de piedra y mármolmármol
T.R. = 7 segundos o T.R. = 7 segundos o másmás
la música debe ir la música debe ir despaciodespacio
Ejemplo: Ejemplo: Canto gregoriano Canto gregoriano
iglesias barrocasiglesias barrocas Menores (20 000 m³)Menores (20 000 m³) con mucho material con mucho material
absorbente: bancas, absorbente: bancas, altares, etc.altares, etc.
disminuye el TR (2 s con disminuye el TR (2 s con iglesia llena)iglesia llena)
permite música de permite música de contrapunto, pues sonidos contrapunto, pues sonidos no se mezclan tantono se mezclan tanto
Ejemplo: Tocata y Fuga en Ejemplo: Tocata y Fuga en Re Menor (parte de la fuga)Re Menor (parte de la fuga)
música de cámaramúsica de cámara Palacios de la nobleza Palacios de la nobleza
con volúmenes con volúmenes reducidos: 1000 m³reducidos: 1000 m³
TR inferiores a 1 segTR inferiores a 1 seg permiten cambios permiten cambios
rápidos; individualidad rápidos; individualidad del instrumentodel instrumento
hasta 16 notas por hasta 16 notas por segundosegundo
Ejemplo: Ejemplo: Cuatro EstacionesCuatro Estaciones
musica sinfónicamusica sinfónica
Con salas más Con salas más grandes (10 000 m³)grandes (10 000 m³)aumenta el TR aumenta el TR (1,4 segundos)(1,4 segundos)
hace falta un tipo de hace falta un tipo de música que mezcle música que mezcle sonidossonidos
Aparece la sinfoníaAparece la sinfonía Ejemplo: Ejemplo:
5ª sinf. Tchaikovsky5ª sinf. Tchaikovsky
Longitud de onda Longitud de onda λλ
notanota frecuenciafrecuencia longitud de longitud de ondaonda
AA22 110 Hz110 Hz 312 cm312 cm
AA33 220 Hz220 Hz 156 cm156 cm
AA44 440 Hz440 Hz 78 cm78 cm
AA55 880 Hz880 Hz 39 cm39 cm
AA66 1760 Hz1760 Hz 19,5 cm19,5 cm
Longitud de onda Longitud de onda λλ
notanota frecuenciafrecuencia longitud de longitud de ondaonda
LaLa33 110 Hz110 Hz 312 cm312 cm
LaLa44 220 Hz220 Hz 156 cm156 cm
LaLa55 440 Hz440 Hz 78 cm78 cm
LaLa66 880 Hz880 Hz 39 cm39 cm
LaLa77 1760 Hz1760 Hz 19,5 cm19,5 cm
absorción de ondasabsorción de ondas
absorbedores de absorbedores de agudosagudos (notas por (notas por encimaencima del La central): del La central):
superficies ásperas o porosas, superficies ásperas o porosas, huecos, cortinas, gentehuecos, cortinas, gente
absorbedores de absorbedores de gravesgraves (notas por (notas por debajodebajo del La central) del La central)
paneles de madera grandes que paneles de madera grandes que tengan libertad de moversetengan libertad de moverse
difracción de ondasdifracción de ondas
Biología vs CulturaBiología vs Cultura
Hay una base biológica para la Hay una base biológica para la discriminación de combinaciones discriminación de combinaciones agradables (intervalo de quinta) de agradables (intervalo de quinta) de disonancias (segunda mayor).disonancias (segunda mayor).
Sin embargo, las convenciones Sin embargo, las convenciones culturales pueden jugar un papel culturales pueden jugar un papel importante: en la antigua Grecia, importante: en la antigua Grecia, ¡¡la tercera mayor era disonante!la tercera mayor era disonante!
Cultura vs BiologíaCultura vs Biología
Otras culturas utilizan escalas distintas Otras culturas utilizan escalas distintas a la nuestra: pentatónica usual, a la nuestra: pentatónica usual, sléndro (Indonesia). A ellos nuestra sléndro (Indonesia). A ellos nuestra escala les parece “desafinada”.escala les parece “desafinada”.
Sin embargo, las escalas desiguales son Sin embargo, las escalas desiguales son más fáciles de aprender por bebés, más fáciles de aprender por bebés, niños y adultos.niños y adultos.
La música, junto con el habla, La música, junto con el habla, nos define como humanosnos define como humanos
Existen culturas que no tienen palabras Existen culturas que no tienen palabras para los colores ni los números, que para los colores ni los números, que no hacen dibujos y que no tienen no hacen dibujos y que no tienen mitos de creación.mitos de creación.
Pero hasta el día de hoy no se ha Pero hasta el día de hoy no se ha hallado una cultura en donde no se hallado una cultura en donde no se hable y en donde no se cante.hable y en donde no se cante.
TecnologíaTecnología
MicrófonoMicrófono
Grabaciones Grabaciones
Música electrónicaMúsica electrónica
Composición por computadora Composición por computadora
Muchas graciasMuchas gracias
[email protected]@iftucr.org
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