A fisica da musica

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A FÍSICA
DA
MÚSICA










Carlos Alexandre Wuensche
INPE/MCT – Divisão de Astrofísica
E-mail: alex@das.inpe.br
ÍNDICE



1. Introdução 3


2. Produção do som 3


3. Descrevendo cientificamente um som 5


4. Freqüências naturais, harmônicos e sobretons 6


5. Criando uma nota musical 8


6. Propriedades físicas do som 9


7.Como percebemos a mistura de sons 10


8. A análise dos sons musicais 12


9. Intervalos e raiz harmônica 14


10. As escalas musicais 15


11. Instrumentos musicais e suas características físicas 19


12. CONCLUSÃO 23


13. Bibliografia 25



Introdução

Quando falamos de som e música, raramente pensamos em física e na análise científica necessária para entender apropagação do som e suas nuanças, nas propriedades físicas do som e nos detalhes ligados ao processo que antecede a apreciação da arte musical. Esta monografia apresenta a parte da Física ligada ao processo da produção e análise dos sons, em particular os musicais: a Acústica.
A ligação da música com a ciência - em outras palavras, a associação da estética musical à teoria dos números –remonta à Escola Pitagórica, no século VI a.C. O ponto de partida era a relação entre os comprimentos das cordas de uma lira e as notas musicais e a percepção que cordas mais curtas emitiam sons mais agudos .A partir daí foi desenvolvida uma teoria completa, relacionando comprimentos de cordas, escalas, intervalos, notas, números inteiros e frações. Em particular, a associação de uma fração a um dadointervalo musical mostrou-se um dos princípios mais fecundos da acústica e em cima dele montou-se praticamente toda a teoria da música ocidental (ver, por exemplo, a referência 4). A relação entre a Física e a Música começou a aparecer de maneira mais sistemática junto com a criação da teoria ondulatória, estabelecida nos sécs. XVII e XVIII, e sedimentou-se quando Jean Batiste Fourier criou, noinício do séc. XIX, uma ferramenta matemática para estudar fenômenos periódicos, hoje conhecida como análise de Fourier. Falaremos superficialmente sobre a análise de Fourier em diversas partes dessa monografia.
Trataremos também da percepção do som a partir das suas propriedades físicas, que nos permitem ouvir o som sem, necessariamente, estar na frente da fonte sonora. Como toda onda, o somsofre reflexão, é absorvido pelo meio em que se propaga, atenuado pelo atrito com as moléculas do meio e transmitido de um meio a outro. Usando essas ferramentas vamos então discutir os detalhes da produção do som nos diversos instrumentos musicais e entender o porquê das peculiaridades sonoras de cada um deles e porque um som musical é diferente de um som qualquer produzido na natureza.Produção do som

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 (o “gradiente da pressão”, no jargão dos físicos) 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 dentrodele 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. A vibração dedeterminados materiais é transmitida às moléculas de ar sob a forma de ondas sonoras. Percebemos o som porque as ondas no ar, causadas pela variação de pressão, chegam aos nossos ouvidos e fazem o tímpano vibrar. As vibrações são transformadas em impulsos nervosos, levadas até o cérebro e lá codificadas. Quando essa vibração ocorre de uma maneira repetitiva, rítmica, ouvimos um tom, com uma altura...
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