O som é produzido ao criarmos algum tipo de mecanismo que altere a
pressão do ar em nossa volta. Na verdade, para a produção do som, é mais
importante a velocidade com que a pressão varia do que o seu valor absoluto.
Por essa razão é que um balão cheio de ar não faz praticamente nenhum barulho
ao deixarmos o ar sair de dentro dele naturalmente. Por outro lado, se o balão
estourar (e o ar sair todo de uma vez), existe uma variação enorme da pressão e
um ruído alto é produzido. Podemos então dizer que o som é produzido ao
colocarmos uma quantidade (massa) de ar em movimento. É a variação da pressão
sobre a massa de ar que causa os diferentes sons, dentre eles os que são combinados
para criar a música. [1] O som possui algumas características intrínsecas que
chamamos de qualidades fisiológicas do som. São elas altura, intensidade e
timbre. A altura, se refere à frequência com que essas oscilações ocorrem.
Quanto maior o número de oscilações por unidade de tempo, ou, de forma mais
simples, quanto maior a frequência, mais alto (agudo) é o som. Em
contrapartida, o som será mais baixo (grave) quanto menor for sua
frequência. Interessante é o fato de que
o ser humano apenas consegue perceber (e, por consequência, distinguir) sons de
frequências entre 20 Hz e 20000 Hz, por maior que sejam suas respectivas
intensidades. Sons de frequência abaixo do limite inferior e acima do limite superior
são, respectivamente, chamados infrassons e ultrassons. [2] A intensidade I de uma onda sonora em uma superfície é
a taxa média por unidade de área com a qual a energia contida na onda atravessa
a superfície ou é absorvida pela superfície. Matematicamente é 
, onde P é a taxa de variação com
o tempo da transferência de energia (potência) da onda sonora e A é a área da
superfície que intercepta o som.[3] A intensidade é medida em watt/metro². O
ouvido humano reage a intensidades que abrangem uma faixa enorme desde 10-12
W/m² (o limiar da audição) até mais de 1 W/m² (limiar da dor). Como estas
faixas de valores é muito grande, utilizam–se escalas de potências de 10 para
as intensidades, em que a intensidade dificilmente audível de 10-12
W/m² é tomada como a intensidade de referência e é chamada de 0 bel. Um som com
intensidade dez vezes maior (10-11 W/m²) tem intensidade de 1 bel ou
10 decibels. Um som de 2 bels ou 20 decibels (10-10 W/m²) é 100
vezes maior que o limiar da audição. [4] Dois sons de mesma intensidade e
altura ainda podem diferir por outra qualidade que chamamos de timbre do som.
Assim, nosso ouvido distingue claramente a diferença entre a mesma nota lá
emitida por um piano, violino, flauta ou pela voz humano, por exemplo. O timbre
representa uma espécie de “coloração” do som.[5]
, onde P é a taxa de variação com
o tempo da transferência de energia (potência) da onda sonora e A é a área da
superfície que intercepta o som.[3] A intensidade é medida em watt/metro². O
ouvido humano reage a intensidades que abrangem uma faixa enorme desde 10-12
W/m² (o limiar da audição) até mais de 1 W/m² (limiar da dor). Como estas
faixas de valores é muito grande, utilizam–se escalas de potências de 10 para
as intensidades, em que a intensidade dificilmente audível de 10-12
W/m² é tomada como a intensidade de referência e é chamada de 0 bel. Um som com
intensidade dez vezes maior (10-11 W/m²) tem intensidade de 1 bel ou
10 decibels. Um som de 2 bels ou 20 decibels (10-10 W/m²) é 100
vezes maior que o limiar da audição. [4] Dois sons de mesma intensidade e
altura ainda podem diferir por outra qualidade que chamamos de timbre do som.
Assim, nosso ouvido distingue claramente a diferença entre a mesma nota lá
emitida por um piano, violino, flauta ou pela voz humano, por exemplo. O timbre
representa uma espécie de “coloração” do som.[5]
A maior parte dos sons que escutamos são ruídos. O ruído corresponde a
uma vibração irregular do tímpano produzida por alguma vibração irregular em
sua vizinhança, uma confusão de comprimentos de ondas e amplitudes. A música é
a arte do som e tem características diferentes. O som musical tem
características próprias, possuído tons periódicas – ou notas musicais.[4] As
notas musicais correspondem a sons com certas frequências bem determinadas
obedecendo a convenções estabelecidas historicamente. A razão entre as notas
musicais de frequências f1 e f2 é chamado de intervalo. O
caso particular em que f2 = 2f1 dizemos que é um
intervalo de oitava e os dois sons são percebidos como mesma nota em alturas
diferentes. A tabela abaixo dá os intervalos fn/f1 entre
dó e as demais notas na escala diatônica maior natural, entre cada duas notas
consecutivas.
Nota
|
Dó
|
Ré
|
Mi
|
Fá
|
Sol
|
Lá
|
Si
|
Dó
|
fn/f1
|
1
|
9/8
|
5/4
|
4/3
|
3/2
|
5/3
|
15/8
|
2
|
Por exemplo, a frequência da nota musical Dó (dó uníssono) é 132,00 Hz.
Aplicando os intervalos acima, podemos escrever a escala conhecida como Dó
Maior
Nota
|
Dó
|
Ré
|
Mi
|
Fá
|
Sol
|
Lá
|
Si
|
Dó
|
F (Hz)
|
132,00
|
148,5
|
165
|
176
|
198
|
220
|
247,5
|
264
|
Os sons musicais são produzidos por dispositivos denominados
instrumentos musicais, que podem ser classificados como instrumentos de corda,
sopro ou percussão.
Nos instrumentos de cordas, o som é
produzido pela vibração de uma corda, quando esta é friccionada ou percutida.
Como as cordas são muito finas, deslocam pequenas quantidades de ar que provoca
um som emitido de baixa intensidade. Então esta vibração é geralmente
amplificada, acoplando as cordas às chamadas caixas de ressonância. Exemplos
deste tipo de instrumentos são o violão, o violino, a viola, a guitarra ou o
contrabaixo. A qualidade sonora destes instrumentos depende da combinação entre
as cordas utilizadas e a caixa de ressonância que na maioria das vezes é feita
em madeira. [6]
Uma dada corda pode oscilar de diversas
formas, conforme a imagem abaixo:
 |
||||
|
||||
·
Em [a], dizemos que a corda está vibrando em seu
1º harmônico, e a frequência de vibração correspondente é denominada frequência
fundamental f.
·
Em [b], a corda está vibrando em seu 2º
harmônico, e sua frequência de vibração é 2f.
·
Em [c], a corda vibra em seu 3º harmônico, e sua
frequência é 3f.
Observando a figura 1, vemos que em [a],
quando a corda está vibrando em sua frequência fundamental, seu comprimento L
corresponde à metade do comprimento de onda (λ/2) estabelecida na corda.
Portanto λ = 2L. Sendo 
, logo 
(1)
A frequência do som emitido pela corda depende da velocidade v de propagação da
onda na corda e de seu comprimento L. O valor de v pode ser obtido pela Lei
Taylor: 
(2),
onde T é a força com que a corda é tracionada e µ é a massa por unidade de
comprimento da corda, denominada densidade linear da corda. Combinando as
expressões (1) e (2), podemos expressar a frequência do som emitido por pela
corda em vibração da seguinte maneira: 
.
(3)
, logo (1)
A frequência do som emitido pela corda depende da velocidade v de propagação da
onda na corda e de seu comprimento L. O valor de v pode ser obtido pela Lei
Taylor: (2),
onde T é a força com que a corda é tracionada e µ é a massa por unidade de
comprimento da corda, denominada densidade linear da corda. Combinando as
expressões (1) e (2), podemos expressar a frequência do som emitido por pela
corda em vibração da seguinte maneira: .
(3)
