¿Por qué las campanas están hechas de metal y no de madera u otro material?

En general, los metales tienen mayor rigidez (resistencia a la flexión) y mayor elasticidad (vuelven a su tamaño original después de la flexión, sin disipar la energía almacenada como calor). La rigidez asegura que la frecuencia de resonancia esté en el rango audible (mayor rigidez = mayor frecuencia) y la baja disipación les permite sonar durante mucho tiempo. Hay algunos tipos de instrumentos musicales que dependen de las propiedades resonantes de la madera, como las marimbas. Deben estar hechos de maderas duras y densas para “sonar”, o de lo contrario el sonido sale como un corto “golpe”. Otros instrumentos musicales, como los violines y sus parientes, usan una madera rígida y ligera para la caja de resonancia o la placa superior (p. Ej., Abeto), y una madera algo más disipativa para el cuerpo. El uso de las diferentes maderas es un acto de equilibrio entre las resonancias de los diversos componentes; desea cierta resonancia para impartir un sonido rico y completo, pero no desea que la respuesta sea demasiado “alta” (muy alta en algunas frecuencias) o el instrumento se vuelve difícil de tocar.

Debe ser razonablemente elástico. Elástico significa que no pierde energía durante las oscilaciones.

De esta manera, la estructura logrará y mantendrá frecuencias de resonancia acústica, con un ataque brusco y una larga desintegración, por la radiación de la energía del sonido como ondas coherentes.

La rigidez absoluta no es necesaria, eso alterará la frecuencia producida, siempre que la energía de amplitud del sonido esté dentro de los límites elásticos de un material. El famoso ejemplo es romper cristales.

Muchos materiales naturales disiparán energía rápidamente una vez que se elimine el forzamiento. Los metales pueden mantener la energía durante más tiempo, al igual que las cuerdas o láminas tensas, o las láminas rígidas.

La microestructura no debe ofrecer formas de disipar energía mediante calentamiento interno.

El estiramiento elimina la entropía de las cadenas y las hojas, y esta es la razón allí, no la rigidez per se. La elasticidad y el límite elástico es el factor principal, al no disipar la energía vibratoria. La rigidez es deseable por muchas razones, una de las cuales es que los materiales rígidos a menudo son elásticos.

Los metales son esencialmente cristalinos, pero son propensos al deslizamiento de los átomos. Una campana debe ser lo suficientemente dura como para resonar. La aleación de cobre lo endurece y mejora su rango elástico.

La madera disipa la energía vibracional debido a la estructura matricial irregular de las fibras y la entropía de las fuerzas intermoleculares.

Hay otros objetos destinados a vibrar en forma de campana que no están hechos de metal. El sonido más parecido a una campana es un instrumento o instrumentos llamados Angklung en tailandés. Se usan como un juego de campanas de mano, y están hechas de secciones de bambú que son golpeadas en sus extremos abiertos por un marco que las sostiene en la parte superior y las coloca sobre la clavija en la parte inferior. Se pueden sacudir para que produzcan un sonido continuo pero similar a una campana. También hay instrumentos más familiares como la marimba o los xilófonos.

Algunas campanas de viento están hechas con secciones de bambú.

Los metales utilizados para las campanas son aleaciones especialmente diseñadas que producen un sonido agradable. Las campanas pequeñas pueden estar hechas de vidrio o cerámica. En la antigua China, se usaban piezas de piedra afinadas en la música formal asociada con la corte real. (No eran huecos, así que quizás no eran exactamente lo que llamaríamos una campana).

La madera no funciona muy bien como una campana ruidosa, y tallar un trozo de madera en forma de campana probablemente no resulte en una campana que suene fuerte. Creo que es posible “hacer sonar” un tazón grande de vidrio, pero no tocar un tazón grande de ensalada de madera.

Los carillones de metal y los instrumentos de percusión de metal como el vibráfono también son posibles, por supuesto. Las cosas que no sean metal fundido pueden fundirse en forma de campana, por lo que en teoría podría haber, por ejemplo, campanas de acrílico.

Puede hacerse una idea de las características físicas que hacen que una campana sea satisfactoria colgando un trozo de madera de balsa de una cuerda y golpeándolo con un pequeño martillo. Luego prueba otros tipos de madera. Las maderas con baja fricción interna funcionan mejor, según un estudio que encontré. Creo que eso significa que la madera con alta fricción interna tomaría la energía recibida al ser golpeada con un martillo y la convertiría rápidamente en un ruido sordo y, en su mayoría, calor.

Podrías experimentar con diferentes maderas. Intente, por ejemplo, comparar maderas que se doblarán pero son difíciles de romper, y maderas que no se doblarán mucho antes de romperse. Esa es solo mi suposición sobre lo que podrían ser características de señal de maderas que serían buenas marimbas, etc.

Las campanas están hechas de metales porque cuando dos metales chocan entre sí producen sonido, pero cuando la madera golpea no produce sonido.

Los metales son sonoros, pero los no metales no son sonoros, por eso las campanas están hechas de metales y no de madera porque no son metales

Hay buenas respuestas aquí. Quisiera agregar, en China, me encontré con campanas de pizarra. Tuve la suerte de escuchar un concierto en el Campanario de Xi’an, donde tocaron una amplia gama de música con estas campanas clásicas.