As ondas sonoras são produzidas por deformações provocadas pela diferença de pressão em um meio elástico qualquer (ar, metais, isolantes, etc), precisando deste meio para se propagar. Desta forma, percebemos que o som é uma onda mecânica, não se propagando no vácuo. A maioria dos sons acaba sendo obtido através de objetos que estão vibrando, como é o caso do alto-falante. Quando o diafragma contido no alto-falante se movimenta para fora da caixa acústica ele cria uma região de alta pressão pois comprime o ar que está nas proximidades (da mesma forma, ocorre uma rarefação quando o diafragma se move para dentro da caixa). Quando as variações de pressão chegam aos nossos ouvidos, os tímpanos tentam imitar esta vibração e nos causam a sensação fisiológica do SOM.
Um ouvido normal consegue ouvir uma faixa de freqüências que varia aproximadamente entre 20 e 20000 Hz, sendo que as ondas que apresentam freqüencias inferiores a 20 Hz são denominadas infra-sônicas ao passo que os sons superiores a 20000 Hz são chamadas de ultra-sônicas. Já outros animais podem produzir e ouvir sons em freqüências inacessíveis aos ouvidos humanos como é o caso do morcego.
Dentre os diferentes 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. Dentre as muitas classificações e significados que a música nos proporcionou ao longo da história, ressaltaremos aqui apenas o seu aspecto físico, ressaltando suas propriedades ondulatórias, aplicando-as no entendimento das escalas musicais e do princípio de funcionamento de alguns instrumentos musicais mais simples.
Tensão e Instrumentos de Corda
Tensão é uma reação força aplicada por uma corda esticada (corda ou um objeto similar) sobre os objectos que se esticar. A direção da força de tensão é paralela à corda, longe do objeto exercendo o alongamento vigor.
Princípio de funcionamento
O estudo dos instrumentos de corda está baseado na teoria das ondas estacionárias, ou seja, na freqüência das ondas sonoras que as cordas emitem. Essas freqüências naturais dependem de três fatores: a densidade linear das cordas (a massa da corda dividida pelo seu comprimento), o módulo da tração a que elas estão submetidas (se a corda está mais apertada ou frouxa no braço do instrumento) e o comprimento linear da corda. Isso significa que podemos alterar a altura das notas e sua afinação ao variar qualquer uma dessas características: Se duas cordas possuem a mesma densidade e comprimento, a que sofrer maior tensão produzirá notas mais agudas. Cordas mais longas produzem notas mais graves que as mais curtas. Cordas mais grossas (com maior densidade linear) produzem notas mais graves que as mais finas. Os instrumentos utilizam variações dessas características para definir a freqüência fundamental de cada corda. Há instrumentos em que todas as cordas têm o mesmo comprimento, mas a tensão e espessura variam, como a guitarra. Em outros todas as cordas têm a mesma espessura e somente o comprimento e a tensão variam, como em algumas liras e cítaras. Há ainda aqueles em que as três características variam de corda a corda para obter toda a extensão do instrumento, como o piano.
Há uma grande variedade de formatos, tamanhos, quantidades de cordas e maneiras de executar instrumentos de cordas, mas o que todos têm em comum é que as cordas são estendidas entre dois pontos de apoio (normalmente chamados de cavaletes) e tensionadas de modo que a maior parte do seu comprimento fique livre para vibrar. Em alguns casos a tensão é dada pelo próprio corpo do instrumento e não é possível controlá-la para alterar a afinação, como é o caso do Berimbau. A grande maioria possui, no entanto, algum mecanismo de controle da tensão das cordas, por parafusos, cravelhas ou alavancas.
Devido ao pequeno volume sonoro que a vibração de uma corda produz, a maioria dos instrumentos de cordas têm uma caixa acústica que amplifica o som produzido, como o caso do violino, da viola, do violoncelo, do contrabaixo e do violão. Alguns instrumentos não possuem caixa de ressonância e necessitam de amplificação externa, como a Guitarra elétrica e o Baixo. A amplificação também pode ser obtida pela aproximação do instrumento de corpos ocos e, em alguns casos, o próprio corpo do executante, como a boca ou a caixa torácica. Outros ainda permitem a remoção da caixa de ressonância sem que isso prejudique substancialmente o som.
Grande parte da qualidade sonora dos instrumentos de cordas depende da combinação entre as cordas e a caixa de ressonância. Por suas características ressonantes a caixa de ressonância é, na maior parte dos casos feita de madeira. A madeira e os espaços de ar no corpo de um violino, por exemplo, são essenciais na produção de um som com qualidade. Um bom violino tem a virtude especial de vibrar fielmente com cada corda e nas diversas alturas, mesmo nas mais agudas. Um violino deficiente altera as vibrações, aumentando algumas e omitindo outras. O formato e quantidade das aberturas da caixa de ressonância também contribuem para reforçar os harmônicos desejáveis e absorver os indesejáveis.
Instrumentos de cordas são instrumentos musicais cuja fonte primária de som é a vibração de uma corda tensionada quando pinçada, percutida ou friccionada. Na classificação Hornbostel-Sachs, bastante utilizada atualmente, estes instrumentos representam a classe dos cordofones identificada pelos códigos iniciados pelo número 3.
Os instrumentos de cordas são importantes na história da música ocidental pois foi com um instrumento constituído de uma única corda, o monocórdio, que os filósofos e matemáticos da escola pitagórica descobriram todos os princípios matemáticos que regem os intervalos, escalas e a harmonia, dando origem ao estudo da teoria musical há mais de seis mil anos.
Princípio de funcionamento
O estudo dos instrumentos de corda está baseado na teoria das ondas estacionárias, ou seja, na freqüência das ondas sonoras que as cordas emitem. Essas freqüências naturais dependem de três fatores: a densidade linear das cordas (a massa da corda dividida pelo seu comprimento), o módulo da tração a que elas estão submetidas (se a corda está mais apertada ou frouxa no braço do instrumento) e o comprimento linear da corda. Isso significa que podemos alterar a altura das notas e sua afinação ao variar qualquer uma dessas características: Se duas cordas possuem a mesma densidade e comprimento, a que sofrer maior tensão produzirá notas mais agudas. Cordas mais longas produzem notas mais graves que as mais curtas. Cordas mais grossas (com maior densidade linear) produzem notas mais graves que as mais finas. Os instrumentos utilizam variações dessas características para definir a freqüência fundamental de cada corda. Há instrumentos em que todas as cordas têm o mesmo comprimento, mas a tensão e espessura variam, como a guitarra. Em outros todas as cordas têm a mesma espessura e somente o comprimento e a tensão variam, como em algumas liras e cítaras. Há ainda aqueles em que as três características variam de corda a corda para obter toda a extensão do instrumento, como o piano.
Há uma grande variedade de formatos, tamanhos, quantidades de cordas e maneiras de executar instrumentos de cordas, mas o que todos têm em comum é que as cordas são estendidas entre dois pontos de apoio (normalmente chamados de cavaletes) e tensionadas de modo que a maior parte do seu comprimento fique livre para vibrar. Em alguns casos a tensão é dada pelo próprio corpo do instrumento e não é possível controlá-la para alterar a afinação, como é o caso do Berimbau. A grande maioria possui, no entanto, algum mecanismo de controle da tensão das cordas, por parafusos, cravelhas ou alavancas.
Devido ao pequeno volume sonoro que a vibração de uma corda produz, a maioria dos instrumentos de cordas têm uma caixa acústica que amplifica o som produzido, como o caso do violino, da viola, do violoncelo, do contrabaixo e do violão. Alguns instrumentos não possuem caixa de ressonância e necessitam de amplificação externa, como a Guitarra elétrica e o Baixo. A amplificação também pode ser obtida pela aproximação do instrumento de corpos ocos e, em alguns casos, o próprio corpo do executante, como a boca ou a caixa torácica. Outros ainda permitem a remoção da caixa de ressonância sem que isso prejudique substancialmente o som.
Grande parte da qualidade sonora dos instrumentos de cordas depende da combinação entre as cordas e a caixa de ressonância. Por suas características ressonantes a caixa de ressonância é, na maior parte dos casos feita de madeira. A madeira e os espaços de ar no corpo de um violino, por exemplo, são essenciais na produção de um som com qualidade. Um bom violino tem a virtude especial de vibrar fielmente com cada corda e nas diversas alturas, mesmo nas mais agudas. Um violino deficiente altera as vibrações, aumentando algumas e omitindo outras. O formato e quantidade das aberturas da caixa de ressonância também contribuem para reforçar os harmônicos desejáveis e absorver os indesejáveis.
Ondas e Intensidade Sonora
Ondas sonoras Ondas sonoras são as que possuem freqüência de vibração entre 20 e 20.000Hz, que naturalmente, são captadas e processadas por nosso sistema auditivo. Que se origina a partir de vibrações do ar que são captadas pelo tímpano com freqüência e amplitudes pré-definidas.
Intensidade sonora
Se observarmos a propagação de uma onda do ponto de vista geométrico apenas teremos o meio em forma de onda, já ao observa-la do ponto de vista físico teremos que uma onda é basicamente a propagação de energia. A intensidade de uma onda é definida como a média no tempo da quantidade de energia que é transportada pela onda, por unidade de área ao logo do tempo. Deve-se notar que a intensidade é proporcional ao quadrado da amplitude.
Intensidade sonora
Se observarmos a propagação de uma onda do ponto de vista geométrico apenas teremos o meio em forma de onda, já ao observa-la do ponto de vista físico teremos que uma onda é basicamente a propagação de energia. A intensidade de uma onda é definida como a média no tempo da quantidade de energia que é transportada pela onda, por unidade de área ao logo do tempo. Deve-se notar que a intensidade é proporcional ao quadrado da amplitude.
Música e Ruído
Quando algum objeto vibra de forma completamente desordenada, dizemos que o som produzido por esta vibração é um RUÍDO, como por exemplo o barulho de uma explosão, um trovão. O ruído é o resultado da soma de um número muito grande de freqüências, de forma que exprimi-lo matematicamente é necessário levar em conta um número muito grande de termos. Deste modo, um vulcão, quando em erupção ou um instrumento musical qualquer pode produzir um grande número de freqüências. A diferença entre os sons musicais e outros quaisquer é que nos instrumentos musicais utilizamos apenas algumas dentre as inúmeras freqüências possíveis, que foram estabelecidas por convenção, constituíndo-se nas NOTAS MUSICAIS. Quando um instrumento por alguma razão começa a produzir freqüências diferentes daquelas que estamos acostumados a ouvir, dizemos que o referido instrumento está DESAFINADO, precisando de um ajuste a fim de retornar a produzir sons na escala convencional.
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