2.2 Ondas estacionarias en tubos

Imagen 14. Dominio público

Existen también otra categoría de instrumentos musicales, denominados de viento, que producen el sonido mediante la vibración de la columna de aire en su interior. Estos instrumentos dan su sonido característico por la existencia de ondas estacionarias en tubos.

Existen dos categorías dentro de estos instrumentos, en función si tienen uno de sus extremos cerrados o no.

En la siguiente animación interactiva puedes simular las ondas estacionarias que se forman en el interior de estos instrumentos. Con los controles Siguiente>> y Anterior<< cambias entre los sucesivos armónicos. Observa la diferencia entre las ondas estacionarias creadas para los de tubo abierto frente a los de tubo cerrado.

Animación 7. Curso interactivo de física en Internet Ángel Franco García. Permiso uso educativo


1) Instrumentos de viento de tubo cerrado

Imagen 15. Cdang Creative Commons

En ellos el tubo está abierto por un único extremo, estando el otro cerrado. Forma ondas estacionarias con un nodo en el extremo cerrado y un vientre en el abierto. El clarinete es un ejemplo de este tipo de instrumentos.

Observa en la animación que sólo se forman armónicos de frecuencia impar. Para un tubo de longitud L, la longitud de onda de los armónicos toma los valores:

En la imagen adjunta puedes observar los tres primeros modos dentro de este tipo de instrumentos.

 

Imagen 16. Cdang Creative Commons

2) Instrumentos de viento de tubo abierto

En ellos el tubo está abierto por ambos extremos. Forma ondas estacionarias con vientres en los extremos como puedes observar en la simulación interactiva. La flauta es un ejemplo de este tipo de instrumentos.

En estos instrumentos de viento de tubo abierto las longitudes de onda de las ondas estacionarias pueden tomar los valores:

Los tres primeros modos de este tipo de instrumentos se muestran en la imagen.

 

Icono de iDevice Ejemplo o ejercicio resuelto

Un tubo de longitud L = 34 cm tiene sus dos extremos abiertos a la atmósfera. Si la velocidad de transmisión del sonido en ella es de 340 m/s.

Calcula la menor frecuencia de excitación sonora para la que se formará una onda estacionaria en el interior del tubo e indica la posición de los nodos y vientres de la misma.


Icono de iDevice AV - Reflexión

Al tubo del ejercicio resuelto anterior se le cierra uno de sus extremos. Calcula la menor frecuencia de excitación sonora para la que se formará una onda estacionaria en su interior y la posición de sus nodos y vientres.