Cuando un cuerpo vibra (y hay alguien cerca para oírlo), decimos que produce sonido [*] . En ocasiones, esa vibración es periódica. Entonces nos produce una sensación de “tono” que viene determinada por la frecuencia natural de vibración del objeto. Si lo que vibra es una cuerda, por ejemplo, su tono tendrá una frecuencia fundamental que depende de su longitud, su grosor y su tensión. Pero además de esta frecuencia fundamental, el tono está compuesto por una serie de armónicos cuyas frecuencias son múltiplos de la fundamental.
Las cuerdas, como los tubos de los instrumentos de viento, son objetos alargados, tienen un patrón de vibración aproximadamente unidimensional. Por eso, los sonidos que generan son perfectamente armónicos, sus distintos modos de vibración responden a un único eje de simetría. En cambio, los cuerpos bidimensionales o tridimensionales suelen presentar modos de vibración más complejos, que responden a simetrías respecto a múltiples ejes. En la mayoría de los casos, esto significa que al vibrar producen una onda no periódica, ruidosa o semi ruidosa, que está compuesta por frecuencias no armónicas.
Los modos de vibración de los objetos bidimensionales fueron estudiados por Ernst Chladni. Este físico, considerado como el padre de la Acústica, es recordado por las figuras que llevan su nombre y que ya exploramos en otra entrada del Cuaderno de Cultura Científica. Al rociar un polvo fino sobre una superficie sonora, como una plancha de cristal o de metal, este tiende a acumularse sobre los nodos del movimiento, haciendo visible la vibración. Es un fenómeno muy sorprendente, resulta casi hipnótico. Pero además de estos experimentos, Chladni fue el primer físico que estudió de manera sistemática la vibración del diapasón, alrededor del año 1800. Lo modeló como una barra recta, libre por ambos extremos, que se dobla gradualmente hasta alcanzar una forma de U. Aunque hoy sabemos que este modelo no permite calcular correctamente los sobretonos del diapasón [1], el trabajo de Chladni allanó el camino que convertiría a este instrumento en una herramienta indispensable en toda orquesta y en todo laboratorio de física durante el siglo XIX.
El interés de Chladni por el diapasón tenía una motivación bastante práctica. Este abogado reconvertido en físico basó su modo de vida en demostraciones públicas de experimentos físicos que representaba por toda Europa. Era una suerte de físico ambulante. Durante sus giras, además de dejar al público anonadado con sus famosas figuras, Chladni solía interpretar música con diversos instrumentos de su propia invención. Uno de los más famosos era el eufón y estaba íntimamente relacionado con el diapasón.
El eufón era un instrumento de teclado que funcionaba con barras de vidrio resonantes, equivalentes a diapasones. Podríamos imaginarlo como en el tatarabuelo del piano Rhodes, solo que sin amplificación, ni martillos, ni grupos de rock melenudos. Estaba inspirado en otro instrumento de cristal que, para desgracia de Chladni, acabó siendo mucho más popular que su propio invento: la armónica de cristal de Benjamin Franklin. Esta armónica consta de una serie de platos o boles de cristal de diferentes tamaños que giran accionados por un pedal. El instrumentista debe mojarse los dedos ligeramente y al rozar con ellos los platos giratorios, produce un sonido brillante y puro. Y sí, el señor que sale en los billetes de cien dólares, además de arquitecto y presidente de los Estados Unidos, en sus ratos libres se dedicaba a inventar instrumentos musicales.
En el eufón, no hay platos giratorios sino unas barras que se frotan contra una rueda giratoria cubierta de fieltro. Hoy es común encontrar instrumentos llamados eufones con barras de metal en internet, aunque el descendiente más claro de este instrumento es el Cristal Baschet.
Aunque el eufón disfrutó de una amplia aclamación en tiempos de Chladni, nunca llegó a establecerse como un instrumento orquestal serio. En parte, porque su sonido resultaba tenue y difícil de modular. Otros instrumentos basados en el diapasón, como el dulcitono, el tipofono, el euphonium y otros inventos de la época corrieron una suerte parecida. Solo en el siglo XX y gracias a la electrónica, los diapasones pudieron proyectar su voz, y con ella, conquistaron de nuevo el mundo de la música.
Referencia:
[1] Daniel A. Russell (2020) The Tuning Fork- An Amazing Acoustics Apparatus Acoustics Today
[*] Nota del editor:
Esta frase, sobre todo la parte entre paréntesis, podría suscitar en un lector precipitado el deseo de iniciar algún tipo de discusión metafísica. Posibilidad que debería disolverse si se define sonido no como «vibración» sino como «la percepción de la vibración por un encéfalo humano», que es como debe interpretarse a la vista de lo que sigue. Sobre esta cuestión véase Sonido (1).
Sobre la autora: Almudena M. Castro es pianista, licenciada en bellas artes, graduada en física y divulgadora científica