Descrevendo cientificamente um som
Freqüências naturais, harmônicos e sobretons
Como percebemos a mistura de sons
Descrevendo cientificamente um som
A forma de onda vista abaixo possui a forma da função matemática conhecida como função seno ou senóide. Podemos descrever completamente essa função em termos da sua amplitude, comprimento de onda e freqüência.
Y
X
Figura 1 - Uma função seno, com amplitude variando de 10 a -10 e comprimento de onda igual a 4 cm
A Figura 1 vai nos ajudar a definir praticamente todas as grandezas de que necessitamos para descrever os sons durante o resto do texto. O comprimento de onda é a grandeza física que define o "tamanho do ciclo", ou seja, qual a distância percorrida por um ciclo de onda até que ele volte a se repetir. Na nossa figura, um comprimento de onda é a distância, no eixo horizontal (X), de 0 a 4, 4 a 8, 8 a 12 e assim por diante. Assim, dizemos que a nossa onda tem 4 unidades de comprimento de onda (que pode ser expresso em metros, centímetros ou qualquer outra unidade que você desejar). A amplitude é o afastamento da forma de onda da origem, na direção vertical Assim, a amplitude máxima na Figura 1 é de 10 unidades, quer para cima, quer para baixo. A freqüência descreve o número de vibrações por unidade de tempo, ou seja, quantos ciclos completos a onda percorre em uma unidade de tempo, que pode ser o segundo, o minuto ou qualquer outra unidade que você achar conveniente. A unidade que usaremos para descrever as freqüências é o Hertz (Hz). 1 Hz corresponde a um ciclo de vibração por segundo. Por exemplo, quando colocamos um diapasão na forma de garfo em vibração, suas hastes vibrarão a uma freqüência de 440 Hz, ou 440 ciclos por segundo, correspondentes à nota musical Lá4. Essa nota pode ser perfeitamente descrita pela sua freqüência (440 Hz), comprimento de onda (0,77 m) e uma amplitude que vai depender da energia utilizada para colocá-lo em vibração e que descreve a intensidade da variação da pressão do ar.
Outra característica importante de uma onda, normalmente mencionada nos livros de Física de nível médio, é que ela transporta energia sem transportar matéria. Isso pode ser observado quando jogamos uma pedra numa piscina com água parada. Não há transporte das moléculas de água, mas observamos uma "perturbação" se propagando do ponto onde jogamos a pedra para todos os pontos na borda da piscina. Podemos ver que ela transporta energia, caso haja uma folha na superfície da água. Quando a perturbação passar pela folha, ela vai entrar em movimento (na direção vertical, atingindo o pico da onda, e depois descendo passando pelo "vale" da onda), voltando ao repouso depois da passagem. Essa característica, aplicada ao caso da produção de sons, faz com que as ondas sonoras passando próximas ao ouvido coloquem o tímpano para se movimentar (oscilar), devido ao movimento das moléculas de ar.