La física y el violín, nociones elementales

La física y el violín pueden parecer dos mundos muy distantes y repeler al artista que se encuentra en cada uno de nosotros. Sin embargo, entender las nociones básicas que rigen el violín, le ayudará sin duda a ser mejor violinista.

El distintivo sonido de un violín es el resultado de las interacciones entre numerosas partes. La acción del arco sobre las cuerdas las hace vibrar. Esta vibración se transmite a través del puente y pasa a la caja de resonancia del violín, que permite la difusión efectiva de sonido en todo el instrumento y en el aire. La tensión y el tipo de cuerdas, el arco y la producción del sonido, las materias primas, el tamaño, el montaje y el barniz, contribuyen a la intensidad y calidad de sonido.

La física y el violín: cuerdas

Las cuerdas de un violín son tendidas sobre el puente y la nuez superior del violín, para que los extremos fijos, permitan la creación de ondas estacionarias. La frecuencia fundamental y los armónicos de sonido son resultado de las propiedades del material de fabricación de la cuerda, su tensión, la longitud, el peso, la elasticidad y el factor de amortiguamiento.

Tensión de las cuerdas

La tensión de las cuerdas afecta obviamente el sonido producido por el violín. El aumento de la tensión en una cuerda da como resultado una nota de frecuencia superior. Las cuerdas de violín se enrollan alrededor de las clavijas. Al girarlas, cada cuerda puede aflojarse o apretarse hasta producir la altura deseada de las notas, misma que puede ser descrita en términos de frecuencia.

Longitud de las cuerdas

La longitud de la cuerda también tiene una influencia sobre el tono de la nota producida, y sirve como una base. Los violinistas “limitan” la cuerda con un dedo de la mano izquierda, reduciendo la longitud de la cuerda vibrante. Muy a menudo, la cuerda se detiene contra el diapasón del violín, pero en algunos casos, sólo el contacto del dedo limita la longitud de la cuerda vibrante, como en el caso de la producción de los armónicos. La reducción de la longitud de la cuerda vibrante obtenida de esta manera tiene el efecto de aumentar su altura.

El material de las cuerdas

Los materiales utilizados en la fabricación de cuerdas afectan la calidad del sonido. Una cuerda vibrante no produce una sola frecuencia. De hecho, el sonido más bien debería ser descrito como un conjunto de frecuencias fundamentales y armónicas, que forman el timbre del violín. El material de la cuerda afecta a todos los armónicos. La respuesta y la facilidad de articulación también se ven afectados por la elección de un material de cuerda u otro.

Antiguamente, todas las cuerdas de violín se fabricaban a partir de intestino. Todavía existen y son muy apreciadas por su sonido cálido y rico. Se utilizan de forma limitada debido a su costo, su sensibilidad a la humedad y la temperatura. Las cuerdas modernas están hechas principalmente de acero, aleaciones o materiales sintéticos. Las cuerdas de violín, a excepción de la mayor parte de las cuerdas de Mi y cuerdas de tripa, para los puristas, se recubren de un filamento metálico, con el fin de mantener un espesor con límites cómodos y controlar las propiedades de fricción de la superficie. Algunas cuerdas de acero tienen un hilo por debajo de la superficie visible.

La física y el violín: puente

El puente soporta una sección de cada una de las cuatro cuerdas. Resiste una fuerza combinada de alrededor de 20 lbf (89 N). Se ejerce una fuerza hacia abajo sobre la tapa de violín afectando el sonido del instrumento. El ángulo de la ruptura de la cuerda en el puente afecta a la fuerza ejercida hacia abajo, que por lo general es de 158 °.

Más importante aún, el puente transfiere las vibraciones de las cuerdas hasta el violín. El movimiento mas importante del puente es el balancéo de un lado a otro, dicho movimiento proviene del componente transversal de la vibración de las cuerdas. El puente se puede considerar como un filtro mecánico, o un arreglista de las masas que moldea el tono del violín.

La física y el violín: arco

La excitación de la cuerda es casi siempre causada por un arco que consiste en un conjunto de crines planas, dispuestas en paralelo y tensadas por los extremos de una varilla, misma que puede estar hecha de madera o de material sintético tal como fibra vidrio o compuesto con de fibra de carbono. La longitud, peso y balance del arco moderno está normalizados. El violín puede encontrar variaciones de sonido dependiendo si se toca con un extremo u otro, en función de estos parámetros, la rigidez y el momento de inercia.

La crin se recubre con brea para hacer que se deslice con una adhesión controlada cuando se mueve perpendicularmente a la cuerda. Diferentes tipos de colofonia o brea están disponibles, proporcionando adhesión y fricciones variables.

Durante los movimientos de arco, los tres factores más importantes del control inmediato del violinista es la velocidad del mismo, la fuerza ejercida hacia abajo, y la ubicación del tono donde las cerdas atraviesan la cuerda. El violinista también puede variar el número de cerdas en contacto con la cuerda por la inclinación del arco. Los violinistas se forman para mantener el arco perpendicular a la cuerda en la mayoría de los casos, ya que otros ángulos pueden afectar el sonido.

La física y el violín: caja de resonancia

La caja de resonancia del violín debe ser lo suficientemente fuerte como para soportar la tensión de las cuerdas, sin dejar de ser ligera y lo suficientemente delgada para vibrar correctamente. La caja de resonancia del violín está hecha de dos placas de madera en forma de arco, la tapa, el fondo y las costillas están formadas por laminas finas de madera curvada. Las costillas están reforzadas internamente por pequeñas bandas que proporcionan la superficie adicional de pegado en el que se fijan las placas. El conjunto es reforzado por los soportes o bloques de madera, normalmente seis. El pegamento es en principio de origen orgánico ya que gracias a sus propiedades, no va en contra de las propiedades acústicas del instrumento.

En el interior del violín se coloca el alma que actúa como un pilar estructural y transmisor. De hecho, esta última transmite las vibraciones de la tapa al fondo. De ahí la importancia de su puesta a punto.

Por último, otro elemento importante que favorece la transmisión de las vibraciones internamente es la barra de armonía. Esta última, es una barra de madera situada longitudinalmente pegada en el interior de la tapa, permitiendo una buena distribución de las vibraciones a esta última.

Una vez que las vibraciones se extienden, el sonido se amplifica en la caja de resonancia y la música comienza.