Descrevendo cientificamente um som
Freqüências naturais, harmônicos e sobretons
Como percebemos a mistura de sons
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 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. A vibração de determinados 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 igual à sua freqüência. Um cantor cuja voz é classificada como baixo possui uma faixa de alturas situada, normalmente, entre 80 e 300 Hz. Uma cantora classificada como soprano possui a faixa de alturas entre 300 e 1100 Hz. Os instrumentos musicais podem produzir tons dentro de um intervalo muito maior do que o da voz humana. O ouvido humano, porém só percebe sons cuja freqüência se limita ao intervalo entre 20 e 20000 Hz. Vamos discutir os conceitos de tom, altura e freqüência (onde definiremos o que é um Hertz, ou Hz) na próxima seção.
A analogia entre a compressão e a rarefação do ar ao transmitir as ondas sonoras pode ser vista ao brincarmos com uma mola, facilmente encontrada em lojas de brinquedos infantis. O nosso problema agora é quantificar a produção do som a partir desta variação de pressão. Uma maneira interessante de se fazer isso é mostrar como, num tubo tampado, a modificação da pressão interna que acontece quando ele é destampado, produz um som característico. Esse som pode ser observado num osciloscópio e registrado no computador, caso ele possua uma placa de som e um microfone. Qualquer dos programas de computador que vem junto com a placa de som é capaz de gravar e reproduzir esse som.
Uma nota musical é um som cuja freqüência de vibração encontra-se dentro do intervalo perceptível pelo ouvido humano e a música é a combinação, sob as mais diversas formas, de uma seqüência de notas musicais em diferentes intervalos. Um intervalo é uma relação entre as freqüências de duas notas musicais. Entretanto, uma mesma nota emitida por diferentes fontes (ou instrumentos musicais) pode ter a mesma freqüência e ainda assim soar de maneira diferente para quem ouve. Atualmente os princípios da Acústica e a teoria da propagação das ondas são bastante bem conhecidos e pode-se descrever com precisão todas as peculiaridades e características associadas a fenômenos sonoros em geral. A análise de Fourier afirma que qualquer onda ou, mais genericamente, qualquer movimento periódico, pode ser decomposta em uma combinação de ondas primitivas, todas elas com a forma de uma senóide. Vamos agora entender essa descrição matemática um pouco mais detalhadamente.