Sobre Física e Música – parte I

Olá queridos leitores! Feliz 2015!

Recentemente fui convidada para escrever um artigo no blog de um ex-professor querido, que lecionou Física durante meu colegial e que foi uma das pessoas que mais me motivou a optar pela Ciência. Escrevi sobre a Física da Música, que está intimamente relacionada com meu foco de pesquisa acadêmica.

Como sei que este tema é de interesse de muitos leitores do Almanack, e como quero introduzir o conceito de divulgação científica no blog e no meio da dança oriental, vou adaptar o texto em pequenas doses aqui. Como o tema é primariamente Física, usarei a categoria “Rebecando” (trate-se de um brainstorming pessoal e passeia por muitas áreas do conhecimento) e manterei a categoria “Música” para os artigos mais diretamente relacionados à temática central do blog. Espero que gostem!

O que é som?

Tudo o que ouvimos é fruto da interpretação do nosso cérebro sobre os sinais sonoros que chegam aos nossos ouvidos. Estes sinais são vibrações do ar, ou ondas mecânicas (ondas que se propagam em meios materiais).

A música é uma combinação extremamente complexa destas vibrações. Para começar, vamos simplificar e pensar em um instrumento musical hipotético, que gera ondas sonoras o mais simples possíveis, ou seja, na forma de senóides. Nosso instrumento imaginário chamará violonseno.

Se você não sabe o que é um seno, Wikipedia ensina.

Intensidade

Quando eu toco uma nota do violonseno, uma onda sonora é produzida. Esta onda tem uma intensidade (que nosso cérebro relacionará com o “volume” do som), uma frequência (que interpretaremos como “nota”), um “formato” (que no nosso caso é um seno) e uma velocidade de propagação, que via de regra é a mesma para todos os sons dentro de um mesmo ambiente.

Assim como várias grandezas físicas que são capazes de estimular diretamente nossos sentidos, a intensidade sonora é percebida por nós logaritmicamente. Isso quer dizer que se de repente o violonseno passar a emitir uma onda com o dobro da intensidade, nós não ouviremos exatamente o dobro do “volume”. Para facilitar o tratamento de grandezas de interesse psicofísico como essa, criamos grandezas para simplificar. Neste caso, existe o nível de intensidade sonora, medido em decibels (dB).

Frequência

A frequência de ondas é medida, usualmente, em Hertz (Hz). Um Hertz (1 Hz) significa “um ciclo por segundo”. Dois Hertz, “dois ciclos por segundo”, e assim por diante. Se você estivesse pulando corda a 1Hz de frequência, levaria um segundo para a corda dar a volta pelo seu corpo e você precisar pular novamente.

Nosso ouvido não é sensível a vibrações de 1 Hz. Diz-se que humanos conseguem escutar entre 20Hz e 20kHz (vinte mil Hertz). Mas sinceramente considero o pessoal das Biológicas muito otimista, nunca conheci alguém capaz de escutar acima de 17kHz.

Cada frequência está relacionada a uma nota musical, e cada cultura do mundo atribui nomes para as notas, ou seja, para as frequências, de acordo com seu sistema musical teórico.

Aqui no Ocidente, temos o hábito de chamar o intervalo entre uma nota A, de frequência f, com uma nota B, de frequência 2f, de “oitava”. Isso se dá porque historicamente construímos escalas com sete notas musicais (dó, ré, mi, fá, sol, lá e si).

No piano, essas sete notas correspondem às teclas brancas e, entre elas, há mais cinco notas, correspondentes às teclas pretas. A cada oitava, as notas que estão na mesma posição da oitava anterior possuem o dobro de suas frequências. Isso tudo porque só estamos falando do sistema temperado. Mas isto já é papo para um artigo futuro.

Espero que tenham gostado! O próximo post será sobre timbre.

Abraço forte!
Rebeca

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