Olá, caro leitor! Vamos dar continuidade ao nosso estudo sobre a física da música. Por enquanto ainda continuaremos na parte teórica, mas em breve iremos entrar com números e quantificar alguns parâmetros interessantes. Hoje falaremos um pouco sobre o que é som e também sobre ondas sonoras.
O som é produzido quando há uma variação de pressão, seja no ar em nossa volta ou em um meio elástico qualquer. Como o som precisa de um meio para se propagar (logo o som não se propaga no vácuo), ele é uma onda do tipo mecânica, diferente da luz, que é uma onda do tipo eletromagnética.
A velocidade com que a pressão varia é de suma importância na criação de algum tipo de som. Por exemplo, um balão cheio de ar não faz praticamente nenhum barulho quando esvaziado vagarosamente, enquanto se o balão estourar (e o ar sair todo de uma vez), acontecerá uma grande variação de pressão em um curto espaço de tempo, logo é produzido um ruído “alto”.
O som é percebido por nós, seres humanos, porque a variação de pressão do ar faz nosso tímpano vibrar. As vibrações são transformadas em impulsos nervosos e então levadas até o cérebro, onde são codificadas.
Conforme já foi dito, o som é uma onda mecânica e para entendermos de uma maneira mais clara os detalhes de uma onda sonora, vejamos a figura a seguir:
Esta onda possui a forma de uma conhecida função matemática chamada de senóide. As variações em Y (no eixo vertical de -10 a 10) expressam a amplitude enquanto as variações em X (no eixo horizontal de 0 a 14) expressam o deslocamento desta onda. O comprimento de onda é a distância no eixo X (horizontal), para que a onda complete um ciclo inteiro e é representada pela letra grega ?. Exemplo: de 0 a 4, 4 a 8 ou 8 a 12. A amplitude é o afastamento da forma de onda da origem, no eixo Y (vertical), logo a amplitude máxima na figura é de 10 unidades, quer para cima, quer para baixo.
Continuemos a definir as grandezas que nos interessam para entender a onda sonora. A freqüência de uma onda é o número vibrações em um intervalo de tempo. Quando a unidade utilizada para medir o tempo é o segundo, a freqüência da onda é dada em Hertz. 1 Hz corresponde a um ciclo de vibração por segundo. Por exemplo, quando colocamos um diapasão em vibração, suas hastes vibrarão a uma freqüência de 440 Hz, ou 440 ciclos por segundo, correspondentes à nota musical Lá. Essa nota pode ser perfeitamente descrita pela sua freqüência (440 Hz), comprimento de onda (0,77 m) e uma amplitude que vai depender da energia utilizada para colocá-lo em vibração e que descreve a intensidade na variação de pressão. A amplitude da onda é responsável pelo “volume” com que o som será ouvido.
O ser humano consegue perceber variações de pressão (sons) na faixa de freqüências que varia aproximadamente entre 20 e 20.000 Hz. As ondas que apresentam freqüências inferiores a 20 Hz são denominadas infra-sônicas, enquanto que as ondas com vibrações superiores a 20.000 Hz são chamadas de ultra-sônicas. Alguns animais podem produzir e ouvir sons em freqüências inacessíveis aos ouvidos humanos como é o caso do morcego, por exemplo.
Ondas sonoras do tipo aperiódicas são interpretadas como “ruído”. A definição de ruído é bastante abstrata, uma vez que o que pode ser ruído para um, pode não ser para outro. Este é o caso do estilo musical Rock and Roll. O ruído é o resultado da soma de um número muito grande de freqüências.
Dentre os diversos tipos de sons produzidos pela natureza e audíveis ao ser humano, a música para alguns é sinônimo de criação divina ou então a expressão máxima de sensibilidade do ser humano, porém entendê-la fisicamente é o objetivo deste nosso estudo. Continue acompanhando, pois em breve entraremos na parte que julgo mais interessante, as explicações matemáticas.
Fiquemos com Deus e esteja à vontade para entrar em contato por e-mail.
Frederico Rodrigues (emaildofred@gmail.com)
Doutor em engenharia acústica,
arranjador e tecladista do Pe. Fábio de Melo
