O que é Som – Noções Introdutórias de Acústica

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O som é um fenômeno ondulatório que se dá por meio de perturbações oscilantes de um meio físico. Dessa forma, podemos classificá-lo como uma onda mecânica, que se propaga de forma circuncêntrica, movimentando longitudinalmente, possuindo a mesma direção de vibração e trajetória.

Qualidades Fisiológicas do Som

As ondas sonoras, por sua vez, possuem características mensuráveis que nos possibilitam classificá-las a partir de uma série de parâmetros. A esses parâmetros de comparação, damos o nome de Qualidades Fisiológicas do som, que são altura, intensidade e Timbre, as quais explicaremos a seguir:

Altura:

Altura é a métrica usada para se estabelecer a quantidade de oscilações que uma onda realiza em um determinado período de tempo. Para se medir uma altura, portanto, é necessário estabelecer um intervalo temporal padrão em que ocorram essas oscilações.

Dessa forma, convencionou-se o uso das frequências como padrão de medida da altura das ondas sonoras, sendo que, quanto mais alto é um som, maior é a sua frequência.

Frequência é uma grandeza física que indica o número de oscilações de uma onda sonora no período de um segundo. Essa unidade de medida é chamada de Hertz (Hz).

Uma pessoa com ouvidos saudáveis pode perceber sons entre as frequências aproximadas de 20 Hz e 20.000Hz. Porém, para produções sonoras, costuma-se trabalhar com frequências acima de 30 Hz para que os sons tenham nitidez necessária para serem compreendidos.

Exercício de Imaginação das frequências Sonoras

Um bom exemplo da ideia de frequência sonora pode ser dada a partir da seguinte situação hipotética.

Imagine-se a tamborilar os dedos sobre uma superfície qualquer, sendo que, a cada segundo, batuca-se uma vez. Se a cada segundo há uma batida, podemos concluir que a frequência do som produzido pela colisão dos dedos a essa superfície é de 1 Hz. Como você já deve imaginar, cada tamborilada produz um som percussivo, com características diferentes a depender do material do objeto batucado.

Agora imagine se você conseguisse aumentar a velocidade de batucada de maneira que se conseguisse executar uma sequência de 20 batidas por segundo em uma velocidade constante. Se essa situação fosse possível, os sons percussivos perderiam identidade, dada a velocidade em que ocorreriam e nosso ouvido passaria a associar essas batidas a um único som contínuo.

Temos aqui, portanto, a partir das batucadas de dedos ágeis, um som contínuo de frequência 20Hz, que soaria como uma nota grave próxima à frequência de uma nota Mi.

Pensando nas frequências do ponto de vista da física ondulatória, a frequência de uma onda sonora será inversamente proporcional ao seu comprimento de onda (λ).

Importante destacar que não deve se confundir altura com volume sonoro, volume sonoro é intensidade com que o som chega aos nossos ouvidos, já a altura nos diz respeito à quantidade de vibrações percebidas dentro de um tempo determinado.

Intensidade

Intensidade é a qualidade fisiológica que lida com a pressão sonora. Em termos práticos, uma onda sonora com alta intensidade produz sons com mais volume, enquanto emissores de baixa intensidade executam sons mais amenos.

Ondas com alta intensidade, portanto, carregam mais energia e podem ser observadas pela amplitude de onda, ao passo que a amplitude de uma onda sonora é diretamente proporcional a sua intensidade.

A unidade de medida de intensidade sonora é o decibel.

Timbre

Timbre nada mais é do que a textura do som. Podemos imaginar
facilmente o som de um copo de vidro a se quebrar, o som de uma faca sendo afiada, o soar das cordas de um violão ou mesmo de um tambor sendo tocado, pelo simples fato de esses sons terem timbres bem característicos.

Mas como podemos perceber mudanças timbres se todo som é somente
uma vibração que se repercute em meios físicos?

Timbre Sonoro e os Formatos de Onda

A resposta para esta questão é simples. Todo som é uma perturbação do
ambiente que é percebida pelo nosso sistema auditivo. O que nosso cérebro
interpreta como timbre é o formato dessa onda, a soma das vibrações dos
materiais e do corpo do instrumento, produzindo uma série de frequências que se interferem mutuamente.

A Senóide

Antes de observarmos as variações dos formatos de ondas mais complexos, apresentaremos uma onda pura ou senoidal, trata-se do formato de onda mais simples de todos.

A onda senoidal não sofre nenhuma interferência em sua estrutura. É um som puramente sintético, ou seja, é uma onda que só se produz artificialmente.

Sons naturais, contudo, são o resultado da soma de senóides que, por interferência modificam-se mutualmente, fundindo-se em ondas mais complexas com formatos distintos, dessa forma, sons complexos são formados a partir da soma de senoides, que individualmente são chamadas de harmônicos.

Esses harmônicos, por conseguinte, são produzidos pela vibração de frações da onda principal em soma com a vibração do corpo emissor. Alguns outros fatores também podem gerar modificações nos formatos de ondas como os materiais que constituem o corpo vibrante, por exemplo.

Interferência de Ondas

O fenômeno de interferência de ondas se dá pela sobreposição de ondas em um mesmo lugar no espaço. Em termos práticos, as ondas se sobrepõem de modo a somar suas amplitudes.

Ou ainda podem se anular se possuírem fases invertidas.

Quando essas interferências são geradas a partir de uma fonte sonora comum, as ondas tendem a se deformarem mutuamente, construindo formatos de onda característicos.

Todo esse processo, portanto, resulta nos formatos de ondas distintos que reconhecemos como timbre. A seguir, apresentaremos algumas imagens que mostram o formato de onda de alguns instrumentos musicais.

Série Harmônica

O conjunto de senóides obtidos a partir das vibrações secundárias proporcionais à nota principal de um corpo vibrante constituem a série harmônica.
A série harmônica é constituída por uma onda fundamental, que em termos práticos é o primeiro harmônico, e ondas secundárias que deformam a senóide fundamental num processo de interferência ondulatória. Todos harmônicos possuem frequências próprias que são múltiplas da onda fundamental.

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