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¿Cómo percibe el oído humano los sonidos musicales? Una explicación física y fisiológica

La música es una forma de arte que utiliza el sonido como medio de expresión. El sonido se produce por la vibración de un cuerpo elástico, como una cuerda, una columna de aire o una membrana. La vibración se transmite al aire y llega a nuestro oído, donde se convierte en una sensación auditiva.

El sonido se caracteriza por tres propiedades físicas: la frecuencia, la amplitud y el timbre. La frecuencia es el número de vibraciones por segundo que realiza el cuerpo sonoro y se mide en hercios (Hz). La frecuencia determina la altura del sonido, es decir, si es más grave o más agudo. La amplitud es la intensidad o el volumen del sonido y se mide en decibelios (dB). El timbre es la cualidad que nos permite distinguir entre dos sonidos de la misma frecuencia y amplitud, pero producidos por diferentes instrumentos o voces. El timbre depende de la forma de la onda sonora, que es el resultado de la combinación de varias frecuencias llamadas armónicos.

Los sonidos musicales se clasifican en diferentes registros según su frecuencia. Los registros más comunes son:

Registro grave: comprende las frecuencias más bajas, desde 16 Hz hasta 256 Hz aproximadamente. Se corresponde con las notas más bajas del piano, el contrabajo, el tuba, el órgano o la voz de bajo.

Registro medio: comprende las frecuencias intermedias, desde 256 Hz hasta 2048 Hz aproximadamente. Se corresponde con las notas centrales del piano, la guitarra, el violín, el clarinete o la voz de tenor o soprano.

Registro agudo: comprende las frecuencias más altas, desde 2048 Hz hasta 16384 Hz aproximadamente. Se corresponde con las notas más altas del piano, el flautín, el piccolo, el triángulo o la voz de soprano o falsete.

Los registros se pueden subdividir en otros más específicos, como el registro bajo, el registro alto, el registro sobreagudo, etc.

Las ondas musicales son las formas que adoptan las vibraciones sonoras al propagarse por el aire. Las ondas musicales se pueden clasificar en dos tipos según su periodicidad:

Ondas periódicas: son aquellas que se repiten de forma regular en el tiempo, es decir, que tienen un patrón fijo. Las ondas periódicas producen sonidos armónicos, que son los que percibimos como musicales. Las ondas periódicas se pueden representar mediante una función matemática llamada función senoidal, que tiene la forma de una curva suave y simétrica.

Ondas no periódicas: son aquellas que no se repiten de forma regular en el tiempo, es decir, que tienen un patrón aleatorio. Las ondas no periódicas producen sonidos inarmónicos, que son los que percibimos como ruidos. Las ondas no periódicas se pueden representar mediante una función matemática llamada función ruido, que tiene la forma de una curva irregular y asimétrica. 

El oído humano es el órgano encargado de captar y procesar los sonidos. El oído humano se compone de tres partes: el oído externo, el oído medio y el oído interno. El oído externo está formado por el pabellón auricular, que recoge las ondas sonoras, y el conducto auditivo, que las conduce hasta el tímpano. El oído medio está formado por el tímpano, que vibra al recibir las ondas sonoras, y la cadena de huesecillos, que amplifica y transmite las vibraciones al oído interno. El oído interno está formado por la cóclea, que es un tubo enrollado en forma de caracol que contiene un líquido y miles de células ciliadas, que se estimulan al recibir las vibraciones y envían impulsos nerviosos al cerebro, y el órgano vestibular, que se encarga del equilibrio.

El oído humano tiene una capacidad limitada para percibir los sonidos según su frecuencia y su amplitud. El rango de frecuencias que el oído humano puede escuchar se llama umbral auditivo y va desde 20 Hz hasta 20000 Hz aproximadamente. El rango de amplitudes que el oído humano puede soportar se llama umbral de dolor y va desde 0 dB hasta 120 dB aproximadamente. Los sonidos que están por debajo del umbral auditivo se llaman infrasonidos y los que están por encima se llaman ultrasonidos. Los sonidos que están por encima del umbral de dolor se llaman sonidos nocivos y pueden causar daños irreversibles en el oído.

El oído humano también tiene una capacidad selectiva para percibir los sonidos según su timbre. El oído humano puede distinguir entre diferentes sonidos de la misma frecuencia y amplitud gracias a la forma de la onda sonora, que se analiza mediante el espectro de frecuencias. El espectro de frecuencias es la descomposición de una onda sonora en sus componentes armónicos, que son las frecuencias que la forman. El oído humano puede identificar el sonido fundamental, que es la frecuencia más baja y que determina la altura del sonido, y los armónicos, que son las frecuencias múltiplos del sonido fundamental y que determinan el timbre del sonido. El oído humano puede reconocer el timbre de un instrumento o de una voz por la proporción y la intensidad de los armónicos que contiene.

En conclusión, los registros y las ondas musicales son conceptos físicos que nos permiten describir y clasificar los sonidos musicales según sus propiedades. El oído humano es el órgano que nos permite percibir y diferenciar los sonidos musicales según sus características. La música es una forma de arte que utiliza el sonido como medio de expresión y que requiere de un conocimiento científico y artístico para su creación e interpretación.

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