La física aplicada en violines

Por Nistela Villaseñor

Ciudad de México. 23 de marzo de 2016 (Agencia Informativa Conacyt).- El violín es un instrumento de cuerda frotada que fue creado para sonar en una época en que no había manera de amplificar el sonido artificialmente. La física aplicada al violín, por su parte, es tan antigua como la misma física: los constructores legendarios del instrumento son contemporáneos de Newton, de tal manera que el desarrollo de la ciencia del violín tiene básicamente el mismo tiempo que la física. Por esta razón, la física aplicada al violín tiene una larga historia y ha abarcado gran cantidad de científicos. Sin embargo, esto no significa que los violines siempre se hicieron con base en pruebas científicas, aunque los buenos constructores han sabido desde un inicio cómo tiene que funcionar un buen instrumento.

Esto explicó en entrevista Jesús Alejandro Torres Torres, doctor en ingeniería por el Centro de Ciencias Aplicadas y Desarrollo Tecnológico de la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM), investigador del Laboratorio de Acústica de la Escuela de Laudería del Instituto Nacional de Bellas Artes (INBA) en el estado de Querétaro, y miembro nivel I del Sistema Nacional de Investigadores (SNI), quien compartió sus conocimientos y su larga experiencia vinculada con la ciencia de los instrumentos musicales.

Agencia Informativa Conacyt (AIC): ¿Cómo contribuye la ciencia en la construcción del violín?

Jesús Alejandro Torres Torres (JATT): La ciencia nos ayuda a diferenciar claramente entre el funcionamiento de un buen instrumento y uno que no trabaja como debe ser. Podemos discernir mediante mediciones científicas qué violines funcionan mejor en un concierto y cuáles no o crean un sonido desagradable. Esto lo podemos poner en términos científicos y a partir de ahí empezar a tomar decisiones para mejorar su diseño.

AIC: ¿Qué provecho tiene el estudio?

JATT: Hay muchísimas vertientes. Yo me dedico a tratar de darle un valor agregado considerable a los instrumentos que se crean en general —independientemente de que el conocimiento se comparte a nivel mundial—, estamos enfocados en que las cosas que aprendemos e investigamos en la Escuela de Laudería las apliquen los alumnos que construyen instrumentos aquí. Esto puede generar que con una misma madera —que puede costar 10 mil pesos— se pueda crear un violín de 50 mil pesos o uno de 200 mil pesos.

Queremos traducir a términos prácticos una mejora para el instrumento. No se trata de decir: "este tiene una propiedad física mejor". Lo que queremos es que suene más bonito, potente y que sea más cómodo para el músico. Que estas cualidades las logremos mediante metodología científica no es algo que al consumidor final —que son los músicos— le sea relevante, lo que les importa es que funcione. Lograr esto es nuestra labor principal.

AIC: ¿Algunas empresas que fabrican violines lo han contactado para perfeccionar la producción de estos?

JATT: De violines no, porque los mejores violines no se hacen en serie, son hechos a mano por constructores que se dedican a eso; por esta razón, los constructores son empresarios individuales y eso le da muchísimo sabor al asunto. Estoy en contacto con constructores de violines y guitarras todo el tiempo.

En el caso de la guitarra eléctrica, en particular, que sí se hace en serie, me contactó Fender. Tienen una sucursal en Ensenada, Baja California. Me invitaron a ir como en 2007, nos reunimos para conocernos, ver su línea de producción y hacer un vínculo a largo plazo. De repente me han llamado para pedir mi opinión de algunas cosas.

Normalmente, lo que siempre me preguntan los constructores de instrumentos de cuerda es: "¿Cuál es la fórmula del instrumento perfecto? Dámela y la replicamos 20 mil veces". No es así. La realidad es que no hay respuestas concretas, sencillas y aplicables directamente para dicha pregunta. El provecho de estas investigaciones viene más en la interpretación general de cómo funciona el instrumento. A partir de esta información, mejores decisiones pueden tomarse de lo que se quiere hacer con un pedazo de madera. Si bien muchas respuestas sí pueden estar ahí, a veces las preguntas de lo que uno quiere no son nada claras y, por esa razón, mucho menos lo son las respuestas.

AIC: ¿Cuál es la pregunta adecuada?

JATT: La que siempre me hacen es "dime algo concreto que me ayude a mejorar el instrumento". Habrá muchas respuestas porque hay muchas maneras de mejorar un instrumento. Por ejemplo, hace cinco o seis meses se tituló un muchacho, Adán Ramírez, de la Escuela de Laudería. En nuestro laboratorio realizó su tesis reportando cómo lograr que el diapasón, que es donde los músicos ponen los dedos para pisar las cuerdas, vibrara mucho más de lo normal. Esta vibración en el diapasón genera cierto placer en el músico cuando está tocando, algo a lo que llaman "que el instrumento responda muy bien".

Nosotros no lo descubrimos, simplemente vimos que hay mucha investigación al respecto, y logramos hacer un procedimiento concreto para lograr ese efecto. No obstante, habrá músicos que quieran esta característica en su violín, y músicos que no. A partir de ahí, el laudero puede decir: “Existe esta característica, si la quieres, se la pongo al instrumento; si no la quieres, no se la pongo”, porque a lo mejor al músico le puede estorbar que esté vibrando.

Un poco la pregunta es, o lo que a mí me gusta que me pregunten los alumnos cuando estamos en la clase, cómo podemos entender mejor el funcionamiento del instrumento para que a partir de ahí podamos tomar mejores decisiones para darle gusto al músico.

AIC: ¿Y la respuesta cuál sería?

JATT: Toma muchísimo tiempo entenderlo porque los instrumentos musicales de cuerda son sistemas extremadamente complejos. Ciertamente, sí hay mediciones que se le hacen al violín y se pueden obtener gráficas de respuesta, y a partir de ahí se pueden tomar varias decisiones o interpretaciones; sin embargo, entender los detalles de funcionamiento que hacen la diferencia entre un buen instrumento y uno malo nos toma muchísimo más tiempo.

Yo imparto, a muchachos de licenciatura, un curso de un año con seis horas a la semana, y el objetivo final que tengo del curso no es que ellos entiendan el funcionamiento del instrumento, sino que tengan un interés por estos temas durante el desarrollo de su profesión. De esta manera, ellos podrán entender el funcionamiento de un instrumento musical poco a poco, y con que salgan con ese interés, con eso me doy por bien servido.

AIC: Por favor descríbanos más la prueba.

JATT: Cuando uno toca las cuerdas, estas vibran y esa vibración se transmite al instrumento, que al estar vibrando —debido al movimiento de las cuerdas— empuja el aire y en el aire se hacen ondas sonoras. En consecuencia, podemos considerar, al menos, dos fenómenos por analizar: las vibraciones en la madera y las ondas sonoras en el aire.

arreglo medicion violin01 Arreglo experimental para medir un violín (arriba) y respuesta obtenida (abajo).Para obtener las vibraciones en la madera se requiere que ningún otro elemento interfiera en el funcionamiento del instrumento, en concreto, mediciones sin contacto. Por esta razón necesitamos sensores muy ligeros, nosotros lo hacemos con un sensor que mide 0.4 gramos, es decir, lo que pesa un granito de palomita de maíz sin reventar; sin embargo, ese pequeño granito influye en la medición, o sea, de plano necesitamos medir la vibración con un rayo láser, en donde simplemente con apuntarlo hacia el instrumento podamos saber cómo está vibrando. Es una medición muy delicada y tiene que ser muy cuidadosa para que caractericemos el instrumento tal y como está funcionando. Esa es una parte.

Por otro lado, para medir las ondas vibratorias en el aire necesitamos micrófonos muy bien calibrados, y necesitamos hacerlo bajo una condición a la que llamamos campo libre, esto es que las ondas sonoras no reboten en ningún lado, como en un lugar abierto (sin muros ni ningún cuerpo cercano). Nosotros necesitamos garantizar que el sonido no rebota en nada y para eso se construyen cámaras grandísimas similares a las cabinas de grabación, pero con una característica muy importante: no solamente se tienen que amortiguar techos y paredes, sino también el suelo. Estas cámaras especiales son llamadas anecoicas, justamente porque dentro de ellas no se debe generar eco. Además, necesitamos fijar el instrumento adentro, que no se mueva, lo cual es difícil porque todo se mueve ya que tanto los muros como el suelo están tapizados de esponja.

Tanto para medir las vibraciones en la madera como para medir las ondas en el aire se requieren dos mediciones básicas: una implica captar la fuerza aplicada sobre el instrumento, y otra, la respuesta producida. Para ambos casos se requieren condiciones bastante específicas, que básicamente implican que nada interfiera en las mediciones.

AIC: ¿Influyen las cuerdas y el arco?

JATT: Sí, claro, pero son entes por separado. La madera del violín hará su funcionamiento independientemente de las cuerdas, es decir, es una propiedad inherente al violín. Pongamos como analogía un carro: el motor sería el violín y las llantas, las cuerdas. El motor tendrá su eficiencia y si el carro tiene las llantas bien o mal infladas, el motor seguirá teniendo la misma eficiencia. Claro que al ponerle unas llantas chafas, el rendimiento del carro se verá afectado debido a que no hay un correcto acoplamiento entre una cosa y otra. Por otro lado, si le pongo unas llantas buenas, el motor seguirá teniendo la misma eficiencia, pero al estar bien conjuntado, motor y llantas, funcionará mejor el carro. Análogamente, un violín de calidad deficiente no terminará nunca por funcionar bien por más que le pongas las mejores cuerdas y utilices el mejor arco, y viceversa.

Nosotros lo estudiamos así: vemos lo que hace el violín por sí solo y también se estudia por separado lo que hacen las cuerdas. No obstante, eso es un estudio alterno, parte de la física del violín, pero que se dedica a estudiar específicamente las cuerdas. Ya después es mucho más fácil juntar una cosa con otra.

AIC: ¿Cuál es el panorama de esta línea de investigación?

JATT: En nuestro caso particular, nos hace falta equipo para que en el laboratorio podamos hacer exactamente las mismas pruebas que se hacen en los mejores laboratorios del mundo donde se hace acústica de violín, pero no estamos tan lejos de lograrlo.

Siempre pienso —y se lo digo a los muchachos— que son más valiosos los recursos humanos que los medidores de última tecnología. Lo que más nos hace falta, desde mi punto de vista, es que más constructores apliquen conocimientos científicos que se han desarrollado durante siglos, que los estudien y los apliquen. A partir de eso, todos podemos avanzar.

Jesús Alejandro Torres Torres

Esta dirección de correo electrónico está siendo protegida contra los robots de spam. Necesita tener JavaScript habilitado para poder verlo.

Normalmente, donde se enseña a hacer violines son escuelas de oficios, enseñan a tallar, pegar, pintar, pero no enseñan cómo funciona el instrumento; y en centros de investigación donde analizan instrumentos musicales, hay doctores y tienen muchísima experiencia probando los instrumentos, pero no construyen uno solo. El vínculo entre construir e investigar está completamente roto en todas partes del mundo.

Aquí en México, en la Escuela de Laudería, pasa algo que no pasa en ninguna parte del mundo: detrás de una puerta hacemos investigación y medimos instrumentos; detrás de la puerta de al lado se están construyendo violines. De repente, al laboratorio nos llegan instrumentos que se están haciendo y los estamos midiendo, y las cosas que estamos investigando se las enseñamos a los muchachos para que ellos vayan y lo prueben en un taller.

Mientras más gente haya, sobre todo mexicanos, brincando de la construcción a la ciencia y viceversa, le vamos a dar un impulso grandísimo a esta línea de investigación. La principal razón por la que hago este trabajo es porque me gusta mucho: es divertido y fascinante. Ojalá que mediante esta entrevista pueda transmitir esta fascinación y haya más gente interesada que quiera contactarnos.

pdf icon Ver texto en pdf.