Los armónicos y armónicos se discuten generalmente en relación con las fuentes de sonido. Estos dos conceptos a menudo se confunden entre sí y a veces se usan indistintamente.

Esto no es una sorpresa ya que en ciertas situaciones, terminan refiriéndose al mismo conjunto de frecuencias. Sin embargo, aunque es posible que los armónicos sean armónicos y los armónicos sean armónicos, también es posible tener armónicos que no sean armónicos y armónicos que no sean armónicos.
Velocidad de onda, longitud de onda y frecuencia

Antes de discutir los armónicos y los armónicos, es importante comprender los fundamentos de una onda.

Las ondas son una perturbación en un medio, que se propaga de un lugar a otro a través de oscilaciones de puntos en el medio. El sonido es solo un ejemplo de esto, pero también lo son las olas oceánicas, las olas en una cuerda, etc.

La longitud de onda es la distancia entre los picos de olas sucesivos. La frecuencia de onda es el número de ciclos por segundo de la onda. Y la velocidad de la onda es el producto de la longitud de onda y la frecuencia. Frecuencias resonantes

Si una perturbación de propagación está confinada dentro de un medio, puede reflejarse e interferir consigo misma. A ciertas frecuencias, esto crea una onda estacionaria sostenida. Esto sucede cuando toca una cuerda de guitarra, sopla un silbato o incluso deja caer una llave inglesa en el piso: el impacto de la caída hace que la llave inglesa se "golpee" con cierta frecuencia a medida que vibra brevemente al impactar.

Las frecuencias a las que pueden ocurrir tales ondas estacionarias se denominan frecuencias resonantes, y los valores de estas frecuencias para un medio determinado dependen de las propiedades de ese medio. Por ejemplo, la frecuencia con la que se crea una onda estacionaria en una cuerda depende de la densidad de masa de la cuerda, la tensión de la cuerda y la longitud de la cuerda.

Como verá en la próxima En la sección, la mayoría de los objetos tienen varias frecuencias diferentes en las que pueden vibrar naturalmente, y esas frecuencias diferentes a menudo están relacionadas entre sí y con la geometría del objeto en sí.
¿Qué es un sobretono?

Un resonante La frecuencia es una frecuencia natural de vibración de un objeto. Es la frecuencia con la que algo vibra creando un patrón de onda estacionaria. Para cualquier objeto dado, generalmente hay varias frecuencias en las que esto ocurre. La frecuencia más baja se llama frecuencia fundamental y a menudo se denota como f _1
.

Un sobretono es el nombre dado a cualquier frecuencia resonante por encima de la frecuencia fundamental o tono fundamental.

La lista de armónicos sucesivos para un objeto se denomina serie de armónicos. El primer sobretono, así como todos los sobretonos posteriores de la serie, pueden o no ser un múltiplo entero del fundamental. A veces la relación es así de simple, y otras veces es más compleja, dependiendo de las propiedades y la geometría del objeto vibrante.

Por ejemplo, en una membrana circular como una cabeza de tambor, hay armónicos en 1.59 _f _{1 , 2.14_f 1
, 2.30_f 1 , 2.65_f 1
, 2.92_f 1_ y muchos otros valores. Estos armónicos se producen en frecuencias para las cuales puede producirse una onda estacionaria bidimensional en la membrana. ¡Como puede sospechar, las matemáticas para derivar estos valores son mucho menos directas que para determinar los modos de onda estacionaria en una cuerda!
¿Qué son los armónicos?}

Las frecuencias armónicas son múltiplos de la frecuencia fundamental, o la frecuencia más baja de vibración.

Considere una cuerda vibrante. Los modos de vibración son múltiplos de lo fundamental y están relacionados con la longitud de la cuerda y la velocidad de la onda. Se encuentran frecuencias más altas a través de la relación f _{n \u003d nf 1
, wavelength \u003d 2L /n
donde L
es la longitud de la cadena.}

De esto obtienes la serie armónica. El segundo armónico f _{2 \u003d 2f 1
y el tercer armónico f 3 \u003d 3f
1
y así sucesivamente . También tenga en cuenta que la velocidad de la onda, el producto de la longitud de onda y la frecuencia, es la misma para todos los valores de n
.}

En este ejemplo particular con la cadena, todos los armónicos son armónicos, y Todos los armónicos son armónicos. Sin embargo, este no es siempre el caso, como se ve en el ejemplo del parche de tambor, y como se verá también en la siguiente sección.
Diferencia entre armónicos y armónicos

Como se discutió anteriormente, los armónicos son múltiplos enteros de la frecuencia fundamental. A estas frecuencias, el objeto puede o no experimentar resonancia. Por el contrario, los armónicos son cualquier frecuencia en la que se produce resonancia por encima de la fundamental. Esto puede suceder solo en armónicos, o solo en armónicos específicos o en otros valores por completo.

Considere el ejemplo de ondas de sonido estacionarias en un tubo abierto (o la cuerda vibrante): en este caso, los armónicos y los armónicos son lo mismo. Sin embargo, con una tubería cerrada, los sobretonos solo ocurren en armónicos impares.

En una membrana rectangular o circular, como una cabeza de tambor, obtienes un poco de todo. En una membrana rectangular, algunos de los armónicos también son armónicos, pero otros no.

Por ejemplo, en una membrana rectangular con una longitud de 1,41 veces su ancho, los armónicos se producen en 1,41_f _{1 < em>, 1.73_f 1
, 2.00_f 1 , 2.38_f 1
, 2.71_f 1 , 3.00_f 1
, 3.37_f_ 1
y así sucesivamente. En una membrana circular, la mayoría o la totalidad de los armónicos no terminan siendo armónicos.}

Los modos vibratorios de una cabeza de tambor son ejemplos de armónicos no armónicos o inarmónicos. También se producen en platillos y otros instrumentos de percusión.
Instrumentos musicales

Instrumentos musicales que incluyen instrumentos de viento, instrumentos de metal, instrumentos de cuerda y otros. Proporcionan ejemplos de aplicaciones de resonancia y la distinción entre armónicos y armónicos.

Ciertos instrumentos tienden a tomar notas en armónicos, otros en armónicos impares y otros tienen armónicos inarmónicos. Al usar diferentes teclas en un piano, diferentes cuerdas en una guitarra o cambiar la digitación en una flauta, los posibles armónicos y armónicos también cambian.

Esta es también la razón por la cual es importante afinar ciertos instrumentos periódicamente. La nota que toca una cuerda de guitarra pulsada depende de la densidad de masa de la cuerda, pero también de la tensión. Después de jugar un rato, la cuerda puede estirarse un poco y la tensión puede cambiar. Al reajustar la tensión, se puede restaurar la frecuencia de vibración fundamental correcta.
Timbre y calidad de sonido

Timbre es la calidad de sonido percibida de una nota en la música. Si bien puede tocar la misma nota en una guitarra que en un piano, su oído puede notar la diferencia. ¿Por qué es ese el caso a pesar de que la frecuencia es la misma? La respuesta tiene que ver con los armónicos.

Cuando se toca la cuerda de la guitarra, produciendo una nota dada al vibrar a su frecuencia fundamental, también está vibrando simultáneamente con los valores de armónico pero con una amplitud mucho menor (volumen más bajo ) Imagine una onda de señal que, cuando se acerca, aparece "ondulada" o alineada con una curva de señal mucho más pequeña.

Lo mismo sucede cuando se toca la tecla del piano y las diferencias en las propiedades físicas de Estos instrumentos se prestan a diferentes combinaciones y potencias relativas de los armónicos, creando diferentes timbres o calidad de sonido que le permite distinguir entre los dos instrumentos.

Otros factores que también pueden afectar la calidad de las notas son ataque, decaimiento, sostenido y tiempo de liberación. A medida que se toca una nota, la amplitud salta a un pico, baja a un nivel constante por un tiempo, luego cae a cero cuando la nota termina.

El ataque es el tiempo entre el momento en que la nota ha comenzado a reproducirse. a la amplitud máxima. La disminución es el tiempo entre la amplitud máxima y la amplitud sostenida en la que se reproduce la nota. Sustain es el tiempo durante el cual la nota se reproduce a una amplitud constante. La liberación es el tiempo necesario para pasar de la amplitud sostenida a cero cuando finaliza la nota.