llengüeta

f
Música

Element flexible situat a l’embocadura dels instruments de vent que no són de bisell.

D’acord amb el material de què són fetes, es parla de canyes (clarinet, oboè, tenora...), de llengüetes labials (llavis de l’instrumentista en els instruments de metall) o de llengüetes metàl·liques (harmònica, acordió...). Quan es troba simplement adossada a un element rígid, es parla de llengüeta simple (clarinet, saxòfon, harmònica...); en el cas que vagi aparellada amb una altra, es parla de doble llengüeta (oboè, fagot, llavis...).

Tant la doble llengüeta com la llengüeta simple acompanyada de l’element rígid constitueixen el que s’anomena dispositiu d’autoexcitació. Aquest dispositiu és el responsable de convertir l’aire que surt a velocitat constant dels pulmons de l’instrumentista en aire polsant que entra dins el tub de l’instrument. En altres paraules, és un regulador d’entrada d’aire. No totes les llengüetes són aptes per a realitzar aquesta regulació de manera adequada. El funcionament correcte d’un instrument de vent exigeix que el moviment de les llengüetes provoqui un reforç dels canvis de pressió produïts a l’interior del tub. Aquests canvis es consideren sempre relatius a la pressió atmosfèrica, que és la que hi ha a l’exterior de l’instrument, i poden ser tant depressions -valors de pressió inferiors a l’atmosfèrica- com sobrepressions -superiors a l’atmosfèrica-. L’anàlisi del moviment de les llengüetes sota l’efecte d’un canvi de pressió permet avaluar si el funcionament global de l’instrument serà correcte. Segons la seva geometria, les llengüetes poden reaccionar de maneres diferents quan entre elles (o bé entre una llengüeta simple i l’element rígid al qual és acoblada) es produeix una depressió o una sobrepressió. N’hi ha que sota l’efecte d’una depressió tendeixen a apropar-se, la qual cosa equival a reduir el pas d’entrada de l’aire que prové de l’instrumentista. Es parla llavors de llengüetes entrants (inwards, en terminologia anglesa). És el cas de les canyes dels clarinets, saxòfons, oboès... En cas contrari (és a dir, quan una depressió genera un moviment de separació de les llengüetes i per tant un augment del pas d’aire), es parla de llengüetes sortints (outwards, en terminologia anglesa). És el cas de les llengüetes labials dels instruments de metall. Si entre les llengüetes es produeix una sobrepressió, el comportament és oposat: les entrants tendeixen a separar-se, i les sortints, a apropar-se.

Els canvis de pressió en un instrument real provenen del moviment de la columna d’aire contingut en el tub. L’apropament i l’allunyament de les llengüetes tenen conseqüències importants sobre la quantitat d’aire que entra al tub. De manera general es pot dir que, en principi, un pas estret permet introduir-hi menys aire que un pas ample. En el límit, si les llengüetes s’apropen fins a tancar el pas, l’entrada d’aire desapareix. Si no es tenen en compte efectes dinàmics (la qual cosa és equivalent a imaginar que l’aire bufat per l’instrumentista no canvia de velocitat quan passa entre les llengüetes), unes llengüetes que se separen augmenten l’entrada d’aire i provoquen immediatament un augment de pressió. Si aquest augment d’entrada d’aire coincideix amb un moment en què hi ha una sobrepressió en la secció d’entrada del tub (que és on s’acoblen les llengüetes), la sobrepressió es veu reforçada. Si l’entrada d’aire coincideix amb una depressió, aquesta es veu atenuada i, per tant, l’actuació de les llengüetes no reforça la fluctuació de pressió sinó que la contraresta. Anàlogament, si les llengüetes s’apropen, l’entrada d’aire disminueix. Aquesta disminució reforçaria una depressió que es produís a la secció d’entrada del tub, però contrarestaria una sobrepressió.

Aquesta anàlisi posa de manifest que les llengüetes entrants només poden reforçar adequadament les variacions de pressió quan el seu moviment es produeix instantàniament sota l’efecte d’aquestes. La resposta immediata és possible si les llengüetes són molt flexibles. En canvi, una resposta immediata de les llengüetes sortints no reforçaria els canvis de pressió. Si per exemple es produís una depressió a la secció d’entrada del tub, una resposta lenta de les llengüetes sortints podria fer que l’entrada d’aire associada tingués lloc quan l’oscil·lació de pressió hagués evolucionat del valor negatiu (depressió) al positiu, i d’aquesta manera reforçaria la sobrepressió. Una resposta lenta és possible quan les llengüetes tenen molta inèrcia. El raonament anterior es basa en el fet de considerar que tot el moviment del dispositiu d’autoexcitació és regulat per les fluctuacions de pressió que es produeixen a l’interior del tub. En altres paraules, les llengüetes tenen un comportament passiu, en el qual no s’afegeix res que no sigui governat per la columna d’aire continguda dins el tub. La realitat, però, és més complexa, perquè les llengüetes poden ser elements actius amb una dinàmica pròpia. Aquesta dinàmica pròpia és el que s’anomena mecanisme d’autoexcitació primari o de Bernoulli, i permet que s’apropin i s’allunyin sense la intervenció activa del tub.

El mecanisme de Bernoulli es basa en un efecte hidrodinàmic anomenat efecte Venturi, que s’origina quan un fluid que circula per un conducte de secció uniforme es veu obligat a passar per un estrenyiment local. Com que el fluid no s’hi pot acumular i té menys secció de pas, la seva velocitat augmenta. Aquest augment de velocitat va sempre acompanyat d’una disminució de pressió. En el cas dels instruments de vent, l’aire que prové de l’instrumentista ha de circular entre les llengüetes abans d’entrar al tub. Si les llengüetes determinen un pas estret, la velocitat augmenta i apareix una depressió. Si aquesta genera un moviment d’apropament que fa encara més estret el pas, es produeix una nova baixada de pressió. Aquest efecte es va incrementant, i només pot ser aturat per la rigidesa de les llengüetes o pel tancament total de la secció de pas. En aquest últim cas, l’efecte desapareix completament i la pròpia rigidesa del dispositiu el fa retornar a la situació original. Quan s’arriba a situacions de tancament total, es diu que les llengüetes estan en règim batent. Tant si el comportament és batent o no, aquesta dinàmica provoca una entrada d’aire fluctuant, i per tant es tracta clarament d’un comportament autoexcitat. La intensitat de l’efecte Venturi està directament lligada a la geometria del dispositiu d’autoexcitació. Quan es tracta d’una doble llengüeta, pràcticament tot el pas d’aire entre les dues peces és estret, i per tant l’efecte és molt intens. Aquesta intensitat és molt superior a la del mecanisme d’acoblament i genera una resposta immediata de les llengüetes, independentment de si són entrants o sortints. En el cas d’una llengüeta simple, el pas és estret només sota la part de la llengüeta que recolza directament sobre el suport rígid. Per al cas de les canyes de clarinet, aquesta part és un percentatge molt petit de la canya, i el fenomen d’autoexcitació primari és pràcticament negligible. Per al cas del saxòfon, la forma de l’element rígid augmenta el percentatge de la zona de pas estret, i l’autoexcitació primària torna a ser intensa (encara que no tant com en el cas de les dobles llengüetes). El cas de les llengüetes metàl·liques és diferent, perquè no sempre recolzen contra un element rígid. De vegades, l’obertura d’aquest element és tal que la llengüeta pot oscil·lar i passar-hi sense topar. Es diu llavors que el moviment de la llengüeta és lliure, i l’efecte Venturi no contribueix en absolut al seu funcionament. La intensitat de l’efecte Venturi es pot comprovar bufant directament el dispositiu d’autoexcitació sense acoblar-lo al tub de l’instrument. Si s’aconsegueix fàcilment de fer-lo sonar, llavors l’efecte és important. En general, els sons que es poden produir d’aquesta forma no tenen una afinació estable (en alguns casos, fins i tot són clarament no afinats; es parla llavors de "rogalls"). La intervenció del mecanisme d’acoblament associat al tub de l’instrument és essencial per a estabilitzar l’oscil·lació de les llengüetes i, per tant, l’afinació.