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Tubos Cerrados En los Tubos Cerrados son aquellos que solo poseen un orificio donde entra el aire estimulando las partículas en su interior, generando así una onda que produce un nodo (un punto de cero amplitud de la onda) en el extremo cerrado y un vientre (un punto de máxima amplitud de la onda) en el extremo abierto del tubo. La frecuencia fundamental se da con un solo nodo y un solo vientre; el nodo para completar la onda estacionaria se forma fuera del tubo como se muestra en la siguiente figura.

Tubo Cerrado produciendo su frecuencia fundamental

Como se ha venido planteando hasta ahora en el extremo cerrado se produce un nodo, y en todo extremo abierto se produce un vientre, en el tubo solo se formará una cuarta parte del ciclo de la onda, o lo que es igual, /4, para una longitud de tubo L: 𝜆⁄4 = 𝐿, de donde 𝜆 = 4𝐿.

Y siendo c la velocidad de propagación de la onda en el medio, la frecuencia del sonido producido estará dada por: 𝑓1 =

𝑐 4𝐿

El segundo armónico tiene lugar con la producción de dos nodos y de dos vientres.

Tubo cerrado produciendo su segundo armónico

Teniendo 𝜆⁄2 + 𝜆⁄4 = 𝐿, la longitud será 𝐿 = 3𝜆⁄4 y se puede obtener la longitud de onda del segundo armónico, la cual es igual a: 𝜆 = 4𝐿⁄3

La frecuencia del segundo armónico producido en el tubo será:

𝑓2 =

𝑐 𝑐 3𝑐 = = 𝜆 4𝐿⁄ 4𝐿 3

La cual dejándola en función del f1 queda:

𝑓2 = 3𝑓1 Siguiendo la idea anterior podemos generalizar que:

𝑓𝑛 = (2𝑛 − 1)𝑓1

Debido a que en el extremo cerrado siempre se produce un nodo, los tubos cerrados únicamente pueden producir armónicos impares.

Aplicaciones -

Instrumentos de viento

Una de las aplicaciones de los tubos sonoros está en los instrumentos de viento o aerófonos los cuales producen el sonido al estimular y hacer vibrar la columna de aire en su interior, sin necesidad de cuerdas o membranas y sin que el propio instrumento vibre por sí mismo. Los instrumentos de viento pueden ser de dos tipos, ya sean de metal como la trompeta o de madera, como una flauta o clarinete. Aunque están clasificados en el grupo de maderas, porque en su origen se construían de madera; en la actualidad, la mayoría de estos instrumentos se construyen en metal o plástico. No obstante, se consideran dentro de las maderas por su timbre y su sonido característico. Los instrumentos de viento/madera tienen un sonido suave, melodioso y profundo. En estos instrumentos la vibración del aire dentro del tubo produce el sonido. La longitud del tubo determina la frecuencia del sonido. Dentro de esta clasificación están, ordenados del agudo al grave, la flauta, el oboe, el clarinete y el fagot. Dentro de esta familia también se encuentra el saxofón.

Fig. Instrumentos viento/ madera Los instrumentos de viento/ metal, tienen la embocadura en forma de embudo y el sonido se produce cuando el aire es introducido por el movimiento de los labios en la boquilla. Estos instrumentos producen un sonido más fuerte, brillante y claro. Algunos de estos instrumentos también cuentan con teclas (pistones) y poseen una sordina para alargar o acortar el tubo, modificando la frecuencia a la que vibra el aire dentro del instrumento y a su vez cambiando el sonido resultante. Los instrumentos de viento metal son cuatro, ordenados del agudo al grave, trompeta, trompa, trombón y tuba

Fig. Instrumentos de viento/ metal

Clasificación formal de los instrumentos de viento La manera más ideal de clasificar los instrumentos de viento o tubos sonoros es en función de tres criterios distintos: Los tubos pueden ser cónicos, cilíndricos o prismáticos: 

Cónicos: saxofón, fagot, tuba, oboe...



Cilíndricos: flauta travesera, clarinete...



Prismáticos: instrumentos primitivos y algunos tubos de órgano.

Según el modo de excitación de la columna del aire: Los tubos se clasifican en tubos de embocadura, de lengüeta (simple o doble) y de boquilla: 





Embocadura 

Directa: Flauta travesera.



Indirecta: Flauta de pico y tubos de órgano

Lengüeta 

Libre: Acordeón, armónica, melódica.



Batiente: 

Simple: clarinete, saxofón, tubos de órgano.



Doble: oboe, fagot.

Boquilla: trompeta, trompa, trombón, tuba...

Generación de las diferentes notas Generalmente, los instrumentos de viento poseen un único tubo sonoro (a excepción del órgano), por lo que para poder generar las diferentes notas se recurre a diversos técnicas con la finalidad de hacer cambiar la longitud de la columna de aire y así la frecuencia a la que se hace vibrar. Los procedimientos para llevar a cabo esta variación son básicamente dos. El primero consiste en perforar a lo largo del tubo una serie de orificios de tamaño y posición convenientes. Estos agujeros se pueden tapar, bien con los dedos (como en las flautas) o con llaves (usado en saxofones, clarinetes, etc.).

Diferentes orificios en un tubo generan diferentes frecuencias

Un segundo método consiste en añadir porciones de tubo que se conectan al principal mediante pistones (trompeta), o llaves (trompa) o tubos deslizantes (trombón de varas).

Sección transversal de una trompeta.

Diagrama del trombón de varas

Bibliografía https://fisica-en-la-web9.webnode.es/news/tubos-sonoros/ https://miguelmorateorganologia.wordpress.com/vibraciones-de-los-tubos-sonoros/ https://www.lpi.tel.uva.es/~nacho/docencia/ing_ond_1/trabajos_05_06/io2/public_h tml/viento/principios_viento.html https://es.wikipedia.org/wiki/Instrumento_de_viento