¿Cómo funcionan los agujeros de tono descubiertos en el centro de una flauta? (Música, Digitación, Flauta, Acústica)

David Perry preguntó.

Como guitarrista (mediocre) que acaba de empezar a probar otros instrumentos, los primeros diagramas de digitación de flautas, saxofones, etc., tienen un buen sentido intuitivo para mí, porque en realidad sólo estás alargando o acortando la cavidad de resonancia, y viniendo de las cuerdas es bastante fácil entender que corto = alto y largo = bajo.

Sin embargo, después de las primeras notas, esa intuición empieza a fallar y realmente no entiendo qué está pasando.

Por ejemplo, esta tabla de digitación:

De Re a Si tienen todo el sentido para mí, pero no entiendo en absoluto cómo funcionan los patrones posteriores de aspecto quebrado. Puedo ver cómo dejar el primer agujero de tono descubierto producirá un tono más alto, pero no entiendo cómo cualquier digitación abierta después de la primera digitación abierta realmente cambia la nota. Si mis intuiciones originales sobre D-B son correctas, parece que el primer agujero abierto que encuentra la onda debería ser el único que importa…

¿Está estableciendo dos regiones de resonancia que interfieren entre sí? ¿Se puede pensar en esto como en los armónicos de un instrumento de cuerda? ¿Qué hace realmente una sola digitación abierta en el medio (Do# o ese Mi agudo)? ¿Hay alguna forma intuitiva de entender esto o tendré que memorizar diagramas?

2 respuestas
MattPutnam

Hay algunas cosas que pueden hacer los agujeros cerrados por debajo del primer agujero de tono abierto.

En el caso de ese primer Do, lo que ocurre se llama sombreado. Los agujeros de tono de este instrumento no son tan anchos como el diámetro interior, así que no todo el aire puede salir del primer agujero de tono abierto. Una parte continúa y sale por el siguiente orificio abierto, y el resultado es que la longitud de resonancia está en algún punto intermedio. Estas digitaciones de Do están tomando un Do# y aplanándolo lo suficiente para que sea un Do útil. digitaciones cruzadas. Las flautas modernas tienen agujeros de tono casi tan grandes como el diámetro interior, y este tipo de digitaciones no funcionan -afectarán el tono ligeramente, pero no cerca de medio paso.

Para la segunda octava de Re, tienes la idea correcta con los armónicos. Al igual que puedes colocar el dedo en el punto medio de una cuerda de guitarra para evitar que la cuerda vibre allí y forzar que suene un armónico más alto, puedes abrir un agujero a mitad de la columna de aire de un instrumento de viento para provocar lo mismo. Esto también ocurre con los Re, Mi y Sol de la tercera octava. Para las otras notas de la segunda octava, y el Fa de la tercera octava, no hay ningún agujero donde tendría que estar, así que tienes que producir el sobretono tú mismo soplando más alto a través del agujero de la embocadura.

Si un orificio abierto en medio de las digitaciones actúa como el primer orificio de tono abierto con matiz, o como un respiradero de forzamiento armónico, es una cuestión muy complicada que implica una física complicada y pequeños detalles de la construcción del instrumento.

Comentarios

  • Interesante. ¿Así que las digitaciones cruzadas no deberían aparecer en los instrumentos modernos con grandes agujeros de tono, pero probablemente serán una característica de, por ejemplo, un penny whistle o una flauta de pico? Espera… ¿para esto son los agujeros más pequeños de las flautas de orificio abierto? –  > Por David Perry.
  • @DavidPerry no, son para poder meter los dedos por encima. Las flautas boehm de agujeros abiertos (llaves grandes con agujeros pequeños) permiten al músico tener parte del control y la libertad (por ejemplo, medio agujero) que dan las flautas tradicionales sin llave, pero siguen teniendo grandes agujeros de tono boehm cuando no se pulsa la llave. Estos grandes agujeros de tono le dan volumen, y una mejor entonación. Por supuesto, también cambia radicalmente el sonido del instrumento. Personalmente, me encantan las flautas de madera con agujeros de tono más pequeños, pero la flauta Boehm (con llave para permitir agujeros de tono muy grandes) es sin duda un instrumento mucho más «potente». –  > Por Algún_Chico.
  • Con una chimenea pequeña, el efecto del cuerpo por debajo de la chimenea no es negativo, mientras que con una chimenea grande, es casi como si no hubiera más flauta después de la chimenea. En otras palabras, una chimenea pequeña es lo mismo que una chimenea grande que está casi completamente cubierta. Por lo tanto, el tono sigue siendo más bajo por el resto de la flauta. Mientras que con una chimenea grande y abierta no se puede abrir mucho más, aparte de serrar el extremo de la flauta.  > Por Algún_Chico.
  • @Some_Guy incluso «serrar el extremo de la flauta» no es suficiente para crear un extremo abierto «matemáticamente perfecto» – para hacer eso, tendrías que añadir una campana en forma de trompeta al extremo abierto también. Ver mi respuesta más abajo. – usuario19146
  • Las matemáticas son similares pero no idénticas. En el caso de un cohete, estás modelando el flujo constante de gas a través del dispositivo. En el caso de un instrumento musical, se está modelando el inestable flujo (es decir, «las ondas sonoras») superpuesto a ese flujo constante – y el componente de flujo constante puede ser generalmente ignorado, ya que su presión y velocidad son pequeñas (del orden de unas pocas pulgadas de calibre de agua y unos pocos pies por segundo) – user19146
usuario19146

Para añadir una pequeña cantidad de física a la respuesta de MattPutnam:

La cuerda de una guitarra es relativamente sencilla de entender, porque suponer que ambos extremos de la cuerda están fijos es una muy buena aproximación -aunque no es completamente correcta, ya que en una guitarra acústica el puente debe tener algo de movimiento para transferir las vibraciones de la cuerda al cuerpo del instrumento. Esta es una de las razones por las que las guitarras deben «ajustarse» para obtener la mejor entonación: la posición de los trastes no puede calcularse «exactamente» a partir de la distancia entre el puente y la cejuela.

En los cursos de física de la escuela secundaria se suele enseñar que el extremo abierto de un tubo corresponde al libre extremo libre de una cuerda que vibra, y el extremo cerrado al extremo fijo de una cuerda.

Esto es una simplificación excesiva para el extremo abierto. Al hacer los experimentos más sencillos sobre la resonancia de una tubería, hay que aplicar una «corrección del extremo» suponiendo que el extremo abierto es en realidad un poco más largo (en proporción a su diámetro) que su longitud medida, pero esa simple «fórmula de corrección del extremo» es en sí misma sólo una aproximación al comportamiento real.

Para acercarse a la simple noción de «extremo abierto» de una tubería, ésta tiene que terminar en una campana o abocinado, como una trompeta o un trombón, pero eso conlleva otras complicaciones matemáticas porque el diámetro del tubo ya no es constante.

A simple vista, una flauta puede considerarse como un tubo «abierto por los dos extremos», pero en realidad el orificio de soplado afecta a la afinación de forma similar a los orificios de los dedos, y la magnitud del efecto depende de la geometría del sistema completo de la flauta y del músico, ¡no sólo de la flauta!

Los agujeros de los dedos no tienen el mismo diámetro (como se muestra en la foto del operador) y hay un equilibrio entre el tamaño del agujero y su posición a lo largo del tubo. Debe quedar claro que los agujeros están espaciados más o menos uniformemente a lo largo de la longitud, lo que es muy diferente de las posiciones de los trastes para la primera octava a lo largo de una cuerda de guitarra.

Es fácil demostrar el efecto del tamaño de los agujeros de los dedos en instrumentos sencillos similares a la flauta (por ejemplo, el penny whistle, la flauta dulce o incluso una flauta barroca sin llave) tocando una nota mientras se acerca un dedo cerca de a un orificio para los dedos pero sin llegar a tocar la flauta.

Cuanto más cerca esté el dedo, más bajo será el tono. De hecho, esta era una técnica estándar para tocar notas con «pitch bending» en la música de flauta barroca.

Mensaje para llevar a casa: la acústica de las flautas es más complicada de lo que puede parecer a primera vista, ¡y es mucho más complicada que las cuerdas estiradas!

Comentarios

  • Ni siquiera me había fijado en la diferencia de espacio entre los agujeros de la flauta y los trastes, pero eso tiene todo el sentido del mundo. Si la frecuencia de resonancia de la cavidad está determinada por alguna función en la que la presión de la onda estacionaria es más alta en el extremo cerrado y aproximadamente la presión atmosférica en todas las aberturas, es lógico que el tamaño de esas aberturas en relación con el calibre del instrumento tenga un efecto sustancial en esas funciones – y yo había notado que algunos de los agujeros de mi nueva flauta eran más grandes que otros, ¡pero la diferencia de espacio hizo que ese clic fuera mucho mejor! –  > Por David Perry.
  • Un modelo acústico más preciso de una flauta sustituye cada orificio para los dedos por un corto tubo que se ramifica en ángulo recto con la flauta, donde la longitud del tubo está relacionada con el diámetro del agujero. La presión de onda estándar es (aproximadamente) atmosférica en el extremo «abierto» de cada uno de estos tubos, pero no donde cada tubo lateral se ramifica en el orificio principal del instrumento. – usuario19146
  • Eso tiene mucho sentido – la longitud del tubo es básicamente el modelado de la contrapresión aplicada por la constricción del flujo de aire si estoy intuyendo las cosas correctas de esto? –  > Por David Perry.
  • Para añadir otra complicación, también hay una longitud significativa de cerrado tubo cerrado en el lado opuesto del orificio de soplado del instrumento principal – y ese tubo cerrado no no tiene un diámetro constante. Todos estos detalles son importantes. – usuario19146
  • «La longitud del tubo está modelando básicamente la contrapresión» – eso es básicamente correcto, pero incluso cuando el agujero del dedo está cerrado todavía hay una cavidad en el lado del agujero, porque el tubo del instrumento tiene un grosor finito, y en las flautas de metal (que tienden a tener paredes de tubo más delgadas que las de madera) puede haber una «almohadilla» externa para engrosarlo más donde se perfora el agujero. – usuario19146