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O primeiro elemento que precisamos conhecer para o estudo da música é o Som. Mas o que é o som? Bem, poderíamos entrar em aspectos bastante profundos da física, mas nosso objetivo é o estudo da música, então vou tentar ser o mais prático possível.

O que é o Som

Som é a uma sensação captada pelos nossos ouvidos, mais precisamente pelo sentido da audição e podendo ser um ruído, uma conversa, uma música, um ritmo de percussão, enfim, há muitas formas de sentirmos o som. Do ponto de vista da física, som é uma vibração audível, ou seja, ondas que se propagam entre as frequências de 20 e 20.000 Hz, que é a faixa de frequência que o ouvido humano consegue detectar.

Desta forma, todo som ouvido é causado por alguma coisa que vibra. As vibrações são transmitidas pelo ar na forma de ondas sonoras. O som não se propaga no vácuo, ele precisa de um meio material para se propagar. As ondas sonoras, uma vez viajando no ar acabam por atingir a membrana do tímpano, fazendo com que ele também comece a vibrar. a vibração do tímpano são transformadas pelo nosso cérebro em impulsos nervosos que os identificam com os diferentes tipos de som.

Experimente tocar a corda solta de um violão e verá sua vibração em formas de ondas. Os instrumentos de sopro fazem vibrar a coluna de ar dentro deles, já os eletrônicos enviam uma corrente elétrica proporcional ao som que será gerado no alto-falante e este faz vibrar o ar ao seu redor gerando o som.

O que então difere o ruído de uma nota musical? Bem, o som por ser uma onda possui frequência e amplitude. Quando a relação da frequência com a amplitude é totalmente desordenada, temos um ruído. Quando há um padrão de repetição bem definido temos uma nota musical. Ao observar uma gravação, porém, é muito difícil dizer se o desenho formado pelas ondas referem-se a um ruído ou trata-se de uma música ou discurso. Isso se dá porque ao tocar uma nota musical em um instrumento ou mesmo cantar uma nota, irá produzir seus harmônicos, ou seja, serão vários sons gerados ao mesmo tempo. Na música há uma relação definida entre as frequência, já o ruído é totalmente desordenado.

Diferença entre a forma de onda de uma Nota Musical e o Ruído

Na figura a seguir, utilizando o software open source Audacity (veja mais aqui sobre o Audacity), geramos a forma gráfica de um ruído e de uma nota musical pura, ou seja, sem nenhum harmônico. No mesmo software geramos a forma das ondas de um ruído (neste caso ruído branco, que é um chiado, como o que você ouve em um rádio analógico quando nenhuma estação está sintonizada). Clique nos áudios para ouvir cada um dos sons e perceba a diferença.

Instrumentos de percussão também produzem vibrações irregulares e podem ser considerados barulho ou ruído. Ao serem tocados seguindo um padrão que chamamos de rítmico, este som se diferencia de um ruído ou barulho.

Para um estudo mais básico do som, tomaremos como exemplo uma nota musical pura. Em cada nota musical ouvida, numa sequência de sons, o seu cérebro irá descobrir e identificar três características fundamentais: a altura, o volume também chamado de intensidade e o timbre.

Altura (Grave/Agudo)

A altura de uma nota depende da frequência que o som está vibrando. a frequência é dada em Hertz (Hz) que significa vibrações por segundo. Este nome foi dado em homenagem ao físico alemão Heinrich Hertz (1857-1894) que fez grande contribuição ao estudo do eletromagnetismo. Tanto na acústica quanto no eletromagnetismo lidamos com a propriedade das ondas, daí a grande importância do trabalho de Hertz.

Um som grave, vibra menos vezes por segundo que um som agudo. No exemplo a seguir, mostramos a onda sonora da nota lá em duas regiões. Na região mais grave temos 110 Hz e na região mais aguda 440 Hz.

Ouça a nota lá tocada em uma altura mais grave (110 Hz) e compare com o áudio anterior que corresponde à altura do diapasão (440 Hz).

Você já se perguntou por que o contrabaixo acústico é tão grande e o violino tão pequeno? Ou por que as cordas do contrabaixo é mais grossa que a do violino? A frequência para gerar uma nota quando uma corda é tocada depende de três fatores: o tamanho da corda, o quão distendida ela está e quão grossa ou fina ela é. A regra é simples: quanto mais curta a corda, quanto mais fina e quanto mais distendida, gerará sons mais agudos, ou em frequências maiores. A corda mais longa, mais grossa ou menos distendida gera sons mais graves (frequências menores).

Ao tocar as cordas do violão, à medida que pressiona as cordas sobre o braço do instrumento, você está na verdade diminuindo o tamanho da corda que irá vibrar. Também é pela mesma razão que os bordões são mais espessos que as cordas primas do violão.

O mesmo vale para os instrumentos de sopro. Uma tuba precisa ser maior para quen tenha uma maior coluna de ar durante a vibração, enquanto o flautim precisa de uma coluna de ar pequena para gerar notas em alta frequência. E agora você também já sabe por que os cubos de contrabaixo são tão maiores e mais pesados que os amplificadores de guitarra.

Volume ou Intensidade do som

Para entender o conceito de volume, pegue seu violão, ou qualquer instrumento que tenha em mãos. No caso do violão, pince de leve uma das cordas e ouvirá o som dela bem suave. Pincer novamente a mesma corda, mas com mais pressão e deixe-a vibrar. Você percebe que o som agora é mais forte, apesar se ser a mesma nota. Se seu instrumento for de sopro, sopre de leve e depois com força a mesma nota e perceberá a diferença.

Percebemos que trata-se da mesma nota, ou seja a altura é a mesma para os dois casos, mas a intensidade que ela é tocada é diferente. Em acústica, que estuda a física do som, o volume ou intensidade é chamado de amplitude. Se precisar definir a altura de uma nota, você vai usar um afinador digital que mede sua frequência, mas se for medir a intensidade o melhor equipamento é um decibelímetro. A escala do som não é linear, mas logarítmica e o decibel é a unidade de medida da pressão do som.

Para se ter uma ideia de como essa escala funciona, pense em um violino sendo tocado docemente. O som deste violino vai estar por volta de 25 dB (decibéis). Já uma orquestra tocando com força máxima estará próxima de 100 dB. Sons acima de 120 dB estão próximos do limiar de dor. Um exemplo de som próximo de 120 dB é o da turbina de avião ou mesmo uma explosão. Perceba que de 100 dB que é o som da orquestra tocando para 120 dB que é o som da turbina do avião a diferença é muito grande, mas a diferença é de apenas 20dB. Por que isso acontece? Pelo fato da escala não ser linear, mas logaritmica, ou seja, um pequeno aumento na escala gera um grande aumento na pressão do som.

A figura a seguir mostra a onda sonora da nota lá, ambas na frequência de 440 Hz, mas em diferentes intensidades. Perceba que no eixo to tempo (horizontal) as duas ondas cortam o eixo exatamente no mesmo ponto, o que significa que possuem exatamente o mesmo número de vibrações por segundo, ou seja, possuem a mesma frequência ou a mesma altura. Já no eixo vertical que vai de 0 a 1 ou de 0 a 100%, temos a intensidade, ou volume. No primeiro caso, temos uma amplitude de 0,30 e no segundo caso uma amplitiude de 0,90. Se você ouvir ambas com a mesma regulagem de volume em seu computador verá a diferença no volume. A amplitude não é exatamente a pressão sonora (medida em decibéis), mas é proporcional a ela.

São as diferentes intensidades em diferentes trechos da música que mudam a nossa sensação e interpretação da peça musical. A isso chamamos de dinâmica. Uma banda de rock tocando em volume máximo o tempo todo não tem espaço para variação de volume, e portanto, neste caso não há dinâmica. Já em uma peça clássica, há momentos em que o maestro sinaliza para tocar mais suave, em outros, mais forte. Isso dá dinâmica à peça.

Timbre

Timbre é a palavra que descreve a característica ou qualidade sonora de um instrumento ou voz. É pelo timbre que se reconhece, por exemplo, a diferença entre um violão, um saxofone ou o piano ainda que todos os instrumentos estejam tocando a mesma nota. O timbre de cada instrumento é definido por diversos fatores, tais como: o material que se utilizou para fabricar o instrumento, a maneira como os sons são produzidos e como ressoam, mas o fator mais importante é o que diz respeito aos harmônicos.

Quando uma corda é esticada ou quando o ar dentro de um tubo começa a vibrar, tanto a corda como o tubo, além de vibrar como um todo, vibram ao mesmo tempo em suas duas metades, seus três terços, quatro quartos, etc. A nota que ouvimos é resultado de todas as vibrações, mas a nota mais grave é a geradora (ou fundamental) de uma sequência de notas, chamada de série harmônica (para saber mais sobre a série harmônica veja nosso post sobre este tema clicando aqui). São os harmônicos soando junto com a nota fundamental que dão ao instrumento o seu som característico e um colorido especial para o som da nota geradora.

Alguns instrumentos geram mais harmônicos que outros e cada um faz ressaltar os seus próprios harmônicos. É, de fato, a potência relativa dos harmônicos e a maneira com que se misturam que dão ao instrumento seu som único e característico.

Ouça a composição Allegro deciso (The water Music) de Händel interpretada pela Orquestra Sinfônica de Londres, e perceba os diferentes timbres dos instrumentos combinados. Em alguns momentos é possível ouvir diferentes sessões (cordas, metais, percussão) de forma mais individualizada e em outros momentos todos os timbres misturados dando mais potência ao som. Perceba a música ora fica forte, ora mais suave, o que exemplifica a dinâmica e o uso do volume na interpretação da composição.

Para Saber Mais

Elementos Básicos da Música – Roy Bennet. Jorge Zahar Editor

Os Elementos da Música – Jason Martneau & Jussara A. Trindade