Som, suas características e uso

Introdução:

A característica que distingue o som musical de um ruído é a periodicidade. Isto não significa que um som musical tenha de corresponder a uma onda harmônica(sinusoidal), mas tão somente que seja periódico, como ilustrado no gráfico abaixo da pressão x tempo. As qualidades que distinguimos num som musical, pelas sensações subjetivas que provoca, são sua intensidade, altura e timbre.

Intensidade de um som:

Em termos de intensidade, os sons podem ser fortes ou fracos. A intensidade de uma onda sonora depende da amplitude dessa onda. Um som com uma maior amplitude é um som forte, enquanto que um som com uma pequena amplitude é um som fraco. Os sons fortes transportam uma maior quantidade de energia que os fracos. Uma onda sonora perde intensidade no decurso da sua propagação. A capacidade que o ouvido humano tem de sentir um som depende da intensidade do som mas também da sua frequência. Os sons muito fracos não são sentidos e os sons muito fortes podem provocar lesões. O nível sonoro é uma escala que relaciona a intensidade de um determinado som com a do som mais fraco que conseguimos ouvir, e pode ser medido com um sonómetro. A unidade S.I. do nível sonoro é o bel, B, embora normalmente seja utilizado o decibel, dB, que é igual a 0,1 B.O nível sonoro de 1dB é a medida correspondente ao limiar da audição, nível abaixo do qual o ouvido humano não detecta som. O nível de 120 dB corresponde ao limiar da dor, o nível máximo suportável pelo ouvido humano. O nível do limiar da audição e do limiar da dor depende da frequência da onda sonora.

Altura de um Som:

No que respeita à sua altura, os sons podem ser classificados em sons agudos e sons graves. Os sons graves, também chamados baixos, são sons com maior comprimento de onda (pequena frequência). Os sons agudos, ou altos, tem um menor comprimento de onda (maior frequência). Observa as ondas sonoras na figura apresentada abaixo:

Timbre de um som:

O timbre especifica a combinação harmônica gerada. Em todos os instrumentos musicais, o som é constituído de uma nota fundamental e um certo número de harmônicos que o caracterizam. Os primeiros harmônicos determinam o timbre do som e os de ordem mais elevada tem importância no "brilho". Um violino, uma flauta e um piano produzindo uma mesma nota dó (mesma frequência), fornecem sons ligeiramente diferentes, pois embora produzam a fundamental (dó), o conteúdo harmônico produzido por cada instrumento é diferente. Pela mesma razão, duas pessoas repetindo a mesma frase produzem apresentam timbres diferentes, permitindo reconhecer o falante. A flauta doce, por exemplo, é um dos instrumentos musicais de som mais puro, de menor conteúdo harmônico.

Notas e escalas musicais:

Hoje sabemos que a possibilidade de utilizar as ondas sonoras para transmitir informações levou o ser humano a desenvolver habilidades e instrumentos para a produção de sons. Sons que conseguimos ouvir (audíveis) são usados para nossa comunicação direta, através da fala e também através da música. Os sons inaudíveis têm diversas aplicações em engenharia, ciências básicas e medicina, principalmente na forma de ultrassom. Podemos dizer que a música é um perfeito exemplo da integração da arte com a matemática e a tecnologia. As notas musicais são sons com frequências determinadas, de tal forma que existe uma relação matemática exata entre elas. A escala musical nada mais é do que uma sequência de sons, disposta de forma ascendente ou descendente, de acordo com a frequência, na qual se fundamenta a música. As escalas musicais são obtidas por meio de uma relação matemática bem definida entre as frequências de cada nota musical.

A divisão em intervalos com relação matemática é utilizada desde a época de Pitágoras, embora as escalas sejam diferentes, pois a audição humana percebe como agradáveis sons simultâneos que tenham frequências múltiplas umas das outras. Isto é, uma frequência de 261,6 Hz quando tocada simultaneamente com uma frequência de 523,3 Hz produz um efeito agradável. Os gregos utilizavam uma escala de cinco notas, que também foi usada pelos chineses e mais tarde pelos escoceses. Por isto, é possível tocar música destas culturas usando somente as teclas pretas de um piano. Os chineses também criaram uma escala com doze notas. Na cultura ocidental, também usamos uma escala com doze notas. A música árabe usa uma escala com 16 notas e a música indiana, com 22 notas. As escalas usadas hoje em dia tem uma frequência básica (440 Hz) e, a partir desta, as demais notas são obtidas pela multiplicação ou divisão da nota anterior por um fator constante como em uma progressão geométrica.

Modos normais de vibração em colunas de ar:

Assim como as cordas ou molas, a ar ou gás contido dentro de um tubo pode vibrar com frequências sonoras, este é o princípio que constitui instrumentos musicais como a flauta, corneta, clarinete, etc. que são construídos basicamente por tubos sonoros. Nestes instrumentos, uma coluna de ar é posta a vibrar ao soprar-se uma das extremidades do tubo, chamada embocadura, que possui