Musica

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Universidade de São Paulo Instituto de Física de São Carlos - IFSC

FCM 208 Física (Arquitetura)

Som e Acústica
Primeira parte: ondas sonoras

Prof. Dr. José Pedro Donoso

Natureza do som
O som é uma sensação auditiva que nossos ouvidos são capazes de detectar. Esta sensação é produzida pelo movimento organizado das moléculas que compõem o ar. Ao bater no diapasão provocamos umaperturbação que faz vibrar o ar e que se propaga até ser captada por nossos ouvidos, constituindo o que chamamos de som.

A onda sonora
A figura mostra, de forma esquemática, o aspecto de uma onda sonora depois de deixar a boca de uma pessoa. Os traços representam moléculas de ar. Em algumas regiões, as moléculas estão mais concentradas; em outras estão mais rarefeitas. São estas regiões decompressão e rarefação que viajam pelo ar e constituem a onda sonora.
Trefil & Hazen. Física Viva (Editora LTC, 2006)

Propagação do som
O som precisa de um meio para se propagar. As ondas de som são transmitidas através do (gasosos, ar e de outros materiais líquidos e sólidos). Uma

campainha, por exemplo, ao ser tocada fará vibrar as moléculas de ar mais próximas. Se a campainha é tocada dentrode uma campânula de vidro sem ar, não será escutado som nenhum. O som não se propaga no vácuo !

Quando se golpeia um gongo, o prato vibra entre duas posições extremas, comprimindo as porções adjacentes da atmosfera. Essa compressão vai-se transmitindo sucessivamente de cada camada às camadas adjacentes (onda de compressão). Quando o gongo retorna para trás, cria-se uma zona de rarefação e o arda região contígua se desloca para preenchê-la, produzindo uma onda de expansão.

O deslocamento de ar provocado pelo prato muda a densidade do ar na camada adjacente, o que provoca uma mudança de pressão (compressão ou descompressão). A variação de pressão produz o deslocamento da camada de ar contígua, e assim por diante. O som,
então constitui um movimento ondulatório, caracterizado poruma intensidade, uma frequência e uma velocidade de propagação.

Propagação da onda sonora
As ondas sonoras se propagam através do ar . As frentes de onda se movem a uma determinada velocidade. A frequência de uma onda sonora é determinada pela contagem do número de frentes de onda que passam por um certo ponto em um determinado tempo.

Coleção Ciencia & Natureza: Física Time – Life e Abrillivros (1996)

As moléculas de ar vibram na direção em que o som se propaga Por isso são chamadas ondas longitudinais.

J. Pierce, Le son musicale (Belin, Paris, 1983)

Onda sonora
A onda sonora é caracterizada pela sua frequência (f), que corresponde ao número de vibrações por segundo (medida em hertz, Hz), e pelo seu comprimento de onda (λ), que é a distância entre a crista de uma onda ea da seguinte.
A relação entre f, λ é a velocidade do som (v) é:

v = λf

Velocidade do som

Exemplo: comprimento de onda (λ) da nota Lá4 (o Lá de afinação das orquestras sinfônicas), cuja frequência é 440 Hz, é λ = v/f = (340)/(440) = 77 cm (no ar)

Qualidades do som
A característica que distingue um som musical de um ruído é a periodicidade. As qualidades de um som musical são suaintensidade, altura e timbre. Altura (tom): é a qualidade que permite ao ouvido diferenciar sons graves de sons agudos. Ela depende apenas da frequência do som. A nota mais baixa do
piano é o La0, de frequência f = 27.5 Hz, e a nota mais alta é o Do8, de f = 4186 Hz.

As notas de um piano e suas frequências (em Hz). A seta indica a nota Lá central ou “Lá de afinação”, de frequência f = 440 Hz. Timbre: é a qualidade que permite ao ouvido diferenciar sons de mesma altura e intensidade, emitidos por fontes diferentes. O timbre nos permite identificar a voz das pessoas e identificar uma mesma nota musical tocada por diferentes instrumentos. Ele representa uma espécie de “coloração” do som. O timbre do som de uma nota tocada por um instrumento é determinado pelo valor da frequência do...
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