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2. Cómo funciona el sonido en  nuestra bandurria.

·      El sonido como energía.

·      El camino del sonido hasta nuestro cerebro.

·      Generador, Resonador, Radiador.

·      Tipos de ondas.

·      Superposición e interferencias de ondas.

·      El espectro y sus  armónicos. El timbre

·       El sonido como energía.

Todos sabemos que la energía ni se crea ni se destruye, sino que se transforma. Cuando pulsamos una cuerda con el plectro lo que hacemos es liberar energía potencial (que generamos con nuestros músculos) y transformarla en energía vibratoria (la cuerda absorbe la energía y comienza a vibrar). Ahora tenemos energía vibratoria en nuestro instrumento. Esta energía pasa a través del puente y se transmite a la tapa distribuyéndose  en forma de ondas por toda la superficie. Estas ondas se reflejan, en gran medida, por las barras armónicas creando nodos vibratorios. La energía vibratoria, en su mayoría, es transmitida por la tapa al aire. Otra parte de esta energía es absorbida por los aros y finalmente el fondo. No solo reciben energía los elementos descritos hasta ahora, sino que, el mango, la cabeza y todas las partes que no menciono de nuestro instrumento la reciben también.  Como he dicho, la tapa transmite las ondas vibratorias al aire, al igual que hacen los demás elementos, vibran pero no de forma tan acusada, o sea, que en conjunto todo el instrumento vibra y esa vibración se transmite al aire en forma de ondas. La cuerda es la parte del instrumento que menos transmite energía al aire. Esto se debe a que al ser tan delgada apenas mueve el aire (cuanto más aire consiga desplazar la vibración, más fuerte será el sonido emitido).

·       El camino del sonido hasta nuestro cerebro:

Cuando el sonido (energía vibratoria en forma de ondas) sale de nuestra bandurria, pasa al aire y llega hasta nuestro oído. La energía necesita un medio físico para que se transmita. Esto lo hace primero desde la cuerda a los diferentes elementos sólidos de nuestra bandurria y después la transmite al aire que es un elemento gaseoso. Cuando llega a nuestro oído externo, el tímpano es el encargado de transmitir la energía vibratoria al oído medio, por medio de unos huesecillos. Al llegar al oído interno, el órgano encargado de recibir las ondas vibratorias ahora es el caracol. Es aquí donde ocurre una gran transformación. El caracol, como su nombre indica, está compuesto de una espiral que contiene muchos bastoncitos que absorben la energía vibratoria convirtiéndola a su vez en impulsos eléctricos que son recogidos por los nervios acústicos. Los nervios acústicos, por fin, transmiten estos impulsos a nuestras neuronas. El cerebro es el encargado de seleccionar y discriminar algunos de estos impulsos, pero eso ya es otro tema. Eso va con cada uno.

·       Generador, resonador, radiador:

La bandurria es un instrumento de cuerda pulsada. Para poder adentrarnos en sus secretos, tenemos que saber primero cómo se accionan y reaccionan todos sus elementos.

El generador  (transmisor de la energía potencial) es el plectro. De él  depende, en primera instancia, la intensidad y el timbre del sonido que se genera. Por eso, cuanto más masa, densidad y rigidez posea, más fuerte se producirá el sonido a la vez que más claro. Justo ocurre lo contrario cuando posee menos masa, densidad y rigidez (flexible), su sonido será pues, con menos intensidad a la vez que más oscuro y vedado.

El resonador (receptor de la energía potencial y creador de la energía vibratoria) es la propia cuerda. En  ella se generan las vibraciones, que según su masa, densidad, longitud y tensión, seleccionan las distintas frecuencias. Cuanto más delgada, densa, corta y tensada sea la cuerda, mayor será su frecuencia (agudos). Es de pensar que ocurre lo contrario cuando sus parámetros actúan al revés, sus frecuencias son más graves. La cuerda también es encargada de seleccionar el timbre, bien sea por el material del que está construido o por la acción que el  generador transmite en cualquier punto indeterminado de su longitud. Explicaré mejor todo esto más adelante.

El radiador (transmisor de las ondas vibratorias al aire) es en gran medida la tapa armónica. También actúan de radiador los demás elementos vibratorios, pero con menor intensidad. La tapa es la encargada de seleccionar las distintas frecuencias o armónicos (potenciando unas y disminuyendo otras) y transmitirlas al aire, tanto por fuera como por dentro. Las barras armónicas actúan de nodos vibratorios (zona donde no se produce vibración), dejando las zonas vibratorias (antinodos) libres. También actúan de refuerzo para compensar la tensión que las cuerdas generan sobre la tapa. Otro factor importante es la colocación de estas barras. Por ejemplo, las barras transversales son encargadas principalmente de sostener la tapa, pero también delimitan las zonas vibratorias. Las barras en forma de abanico se encargan principalmente de  delimitar las zonas vibratorias, pero actúan también de refuerzo sobre la tapa. Con todo esto es de pensar que según su colocación, número y grosor de las mismas, pueden variar la vibración y las frecuencias de las ondas. Otras de las funciones principales del radiador es la de dar el timbre característico a cada instrumento. La bandurria suena a bandurria principalmente por su forma. Todos los elementos vibratorios se mezclan generando la onda característica que determina el sonido de nuestro instrumento.

·       Tipos de ondas.

Para seguir profundizando en los secretos de nuestro instrumento, debemos conocer que tipos de ondas actúan y el cómo lo hacen. 


       La primera de ellas es la generada por la tapa armónica. A esta  la llamamos ondas t. Son las principales puesto que son las encargadas de generar el 85% de la sonoridad. Recordemos que la tapa al vibrar emite sonido por ambas caras, y lo hace de manera equilibrada, tanto por una cara como por la otra. La cara externa emite las ondas directamente al aire expandiéndose el sonido sin encontrar resistencia ni “obstáculos”  mientras que la cara interna el sonido se ve reflejado dentro de la caja armónica y termina por salir por la boca. Esto es, en gran medida, el funcionamiento de las ondas t, pero no del todo exactamente.

     El segundo tipo de ondas son las llamadas ondas periféricas. Las llamaremos ondas p. Cuando la vibración sale del puente, las ondas recorren el instrumento en todas las direcciones, encontrándose o rebotando en puntos comunes de distancia recorrida. Para entender esto, imaginad que nuestra tierra se encuentra repleta de agua, no hay continentes, un meteorito cae en un punto del globo y crea una onda que va recorriendo toda la superficie hasta que llega al otro extremo de la tierra.  La ola gigantesca, al llegar a su extremo opuesto, se va cerrando hasta que de nuevo se invierte para regresar otra vez a su punto inicial. Bueno, esto ahora trasladado a nuestra bandurria, es más sencillo de entender. Existen numerosos puntos de inversión  de las ondas en nuestro instrumento, y son las encargadas, en gran medida, de hacer vibrar el fondo.

    Otro tipo de ondas, no menos importantes, son las que se generan en el mango. Son muy parecidas a las ondas p. El hueso del diapasón y cada uno de sus trastes actúan como el puente (cada vez que pisamos sobre ellos). Las ondas vibratorias de la cuerda se transmiten al mástil creando puntos de inversión que junto con las ondas producidas por el puente crean, además, superposición e interferencia de ondas. A este tipo de ondas las llamaremos ondas m.

Por último llamaremos ondas r al resultado de la suma de todas las ondas producidas.

·       Superposición e interferencias de ondas.

     Este es el principio físico-acústico más interesante que podemos utilizar para entender con profundidad los secretos de las ondas, y por lo tanto, las que se crean en la bandurria. El principio dice lo siguiente: “Dos ondas de igual intensidad y frecuencia al chocar pueden sumarse o anularse”.

Ondas constructivas y destructivas

    Este principio actúa en cada una de las ondas que he mencionado antes, pero en algunas la interferencia puede sumarse o anularse (la interferencia puede ser constructiva o destructiva).  Podemos empezar, antes de estudiar las ondas,  centrándonos en las cuerdas. La superposición y la interferencia ocurren cuando varias ondas se solapan o se entrecruzan. Todas las ondas que se generan en la cuerda se crean por duplicado puesto que el plectro crea las ondas tanto para un lado de la cuerda como para el otro.

La superposición de las ondas, que no altera la velocidad de ninguna de ellas, se llama interferencia. Dependiendo de la fase de las ondas que se superponen se pueden formar grandes crestas o zonas en que las ondas parecen anularse.

     La interferencia constructiva se produce en los puntos en que dos ondas de la misma frecuencia que se solapan o entrecruzan están en fase; es decir, cuando las crestas y los valles de ambas ondas coinciden. En ese caso, las dos ondas se refuerzan mutuamente y forman una onda cuya amplitud es igual a la suma de las amplitudes individuales de las ondas originales.

      La interferencia destructiva se produce cuando dos ondas de la misma frecuencia están completamente desfasadas una respecto a la otra; es decir, cuando la cresta de una onda coincide con el valle de otra. En este caso, las dos ondas se cancelan mutuamente.

     Para resumir: cuando hay interferencias (que siempre las hay) éstas pueden sumarse o anularse (constructiva o destructiva).

     Como podemos suponer, en la cuerda, existe siempre interferencia constructiva. En las ondas t. no sucede lo mismo. La tapa genera ondas por sus dos caras que son de la misma frecuencia e intensidad y al chocar se anulan. Lo que ocurre es que en la cara interior, parte de las ondas se quedan en la caja armónica, no produciéndose la interferencia. Existe interferencia destructiva sobre todo en las frecuencias graves. Las ondas más graves simplemente atraviesan los aros y el fondo y se cruzan con las ondas de la tapa externa, anulándose. En las ondas p. suelen ocurrir, en gran medida, interferencias constructivas, aunque también destructivas al igual que en las ondas m.


    Si tenemos una buena guitarra, con un buen estuche sólido, podemos realizar el siguiente experimento: tocamos un poco las cuerdas graves y nos centramos en su sonido. Seguidamente vamos a poner la guitarra dentro del estuche sin cerrar la tapa y hacemos sonar nuevamente las cuerdas graves. Si prestamos atención y el instrumento es bueno sonarán ahora mucho mejor los graves de las cuerdas. Esto sucede por lo que acabo de decir de los aros. Simplemente las frecuencias graves atraviesan los aros, pero ahora ya no lo hacen con tanta intensidad y no se produce la interferencia destructiva.

·       El espectro y sus armónicos: el timbre

     Cuando un rayo de luz pasa a través de un prisma, éste se descompone permitiéndonos ver los distintos colores llamados arcoíris. Cada color  (un total de 7) representa a una longitud de onda diferente dentro del espectro de luz visible.

 El concepto de  espectro de luz visible, es pues, un conjunto de ondas de determinadas longitudes, ordenadas de mayor a menor o viceversa. Pues bien, el espectro de luz visible pertenece a su vez a otro mayor denominado espectro electromagnético que engloba la siguiente tabla: rayos gamma, rayos x, luz ultravioleta, luz visible, rayos infrarrojos y ondas radio. Estas tienen diferentes longitudes de ondas y están ordenadas de menor a mayor frecuencia. O sea, que el espectro electromagnético  está dividido en grupos y éstos grupos en subgrupos que recorren las distintas longitudes de ondas electromagnéticas.

      En las ondas acústicas ocurre algo similar al espectro electromagnético. Podemos dividir el espectro acústico de la siguiente manera: infrasonidos, espectro audible y ultrasonidos. Como podemos observar sólo se divide en tres grupos. El que nos interesa para nuestro estudio es el del espectro audible pues es el que, como su nombre indica, se encuentran las ondas, sonidos o frecuencias que podemos oír los humanos. El espectro audible se descompone, a su vez, en notas musicales (frecuencias) que se agrupan en octavas. Cada nota musical o frecuencia determinada se descompone en armónicos y éstos en dos clases: armónicos fundamentales y armónicos  superiores.

Frecuencias musicales

Espectro acústico

      El concepto de timbre es algo subjetivo para cada individuo. Recordemos que el sonido al llegar al caracol de nuestro oído interno, es transformado en impulsos eléctricos por una serie de bastoncitos. Estos bastoncitos (células ciliadas) son las encargadas de recoger todos los armónicos y convertirlos en un solo sonido audible. Esto quiere decir que las ondas están llenas de armónicos, tanto fundamentales como superiores, y nuestro oído interno  los convierte  e interpreta como un solo sonido.

       Llegado a este punto podemos deducir que un sonido determinado, por ejemplo el LA de nuestra primera cuerda, está compuesto de muchos sonidos denominados armónicos. Los armónicos fundamentales son los encargados de que nuestro oído interno interprete la frecuencia (880 Hz) mientras  que los armónicos superiores son los encargados de definir el timbre. El timbre está pues compuesto de muchos tipos de ondas muy pequeñas que se atenúan o se enaltecen, dependiendo en primer grado por el generador (plectro), seguido por el resonador (cuerda) y más tarde por el radiador (tapa, fondo y caja principalmente), hasta que llega a nuestro oído y lo interpreta. Básicamente el sonido de nuestro LA pasa por  una serie de filtros que lo van modificando.

      Os propongo otro ejemplo mejor: la primera cuerda del violín es exactamente  igual a la primera cuerda de la mandolina en tensión y tiro. Cuando las oímos nos parecen diferentes, ¿Por qué?  Algunos me diríais que la mandolina tiene dos cuerdas y que se toca con plectro y por eso no suenan igual. Y tenéis razón. Pero os lo pongo más difícil, ahora pulsamos solo una cuerda de la mandolina con el dedo y la cuerda del violín con el mismo dedo. ¿Por qué sigue sonando a mandolina y a violín respectivamente? Todo esto sucede por lo que he explicado anteriormente. Todo sonido producido en un instrumento de cuerda pasa por una serie de filtros que llegan hasta nuestro oído convertido en otro sonido diferente.