SOM De um modo geral, qualquer coisa que oscile para frente e

SOM
De um modo geral, qualquer coisa que oscile para frente e para trás, para lá e
para cá, de um lado para outro, para dentro e para fora, ligando e desligando, estridente
ou suave ou para cima e para baixo, está vibrando. Uma vibração é uma oscilação em
função do tempo. Uma onda é uma oscilação em função do tempo. Uma onda é uma
oscilação que é função tanto do espaço como do tempo. Uma onda é algo que tem uma
extensão no espaço.
A luz e o som são ambos vibrações que se propagam, através do espaço como
ondas. Mas esses são dois tipos completamente diferentes de ondas. O som é uma
propagação de vibração através de um meio material – um sólido, um líquido ou um
gás. Se não existisse tal meio de vibração, então não é possível existir o som. O som não
se propaga no vácuo. Com a luz é diferente. Ela se propaga através do vácuo.
O ouvido humano
A maior parte do aparelho auditivo está localizada no interior da cabeça. As
ondas sonoras, ao atingirem a orelha, são dirigidas para o interior do canal auditivo, na
extremidade do qual existe uma membrana, semelhante à pele de um tambor,
denominada tímpano. O tímpano é tão delicado e sensível que variações de pressão
muito pequenas da onda sonora são suficientes para colocá-lo em vibração.
Essas vibrações são comunicadas a um pequeno osso chamado martelo, que por
sua vez, aciona outro osso (a bigorna), o qual, finalmente, faz vibrar um terceiro osso,
denominado estribo. Com esse processo, as vibrações são sucessivamente ampliadas (ou
amplificadas), tornando nosso ouvido capaz de perceber sons de intensidade muito
baixa.
Finalmente, as vibrações amplificadas chegam ao ouvido interno (ou cóclea),
que tem a forma de um caracol. A cóclea é revestida por pêlos muito pequenos e, em
seu interior, existe um líquido que facilita a propagação do som. As ondas sonoras, na
cóclea, colocam os pequenos pêlos em vibração, estimulando células nervosas que, por
meio do nervo auditivo, enviam os sinais ao cérebro. Dessa forma a pessoa tem a
percepção do som.
A origem do som
A maioria dos sons são ondas produzidas por vibrações de objetos materiais. Em
um piano, um violino e em uma guitarra o som é produzido pelas vibrações das cordas;
em um saxofone, pela vibração de uma palheta; em uma flauta, pela vibração de uma
coluna de ar no bocal. Sua voz é o resultado da vibração de suas cordas vocais.
Em cada um desses casos, a vibração original estimula a vibração de algo maior
e mais massivo, tal como a caixa de ressonância de um instrumento de corda, a coluna
de ar de um instrumento de sopro ou de palheta ou o ar no interior da boca e da garganta
de um cantor. Este material vibrante, então, envia uma perturbação através do meio
circundante, normalmente o ar, em forma de ondas longitudinais. Sob condições
ordinárias, as frequencias da fonte de vibração e do som produzido são os mesmos.
Costumamos descrever nossa impressão subjetiva da freqüência do som pela
palavra altura O ouvido de uma pessoa jovem normalmente pode escutar sons com
alturas correspondentes à faixa de frequencias entre aproximadamente 20 Hz e 20000
Hz (20 kHz). Com o envelhecimento, os limites da audição humana encolhem,
especialmente da parte das freqüências altas. Ondas sonoras com freqüências abaixo de
20 Hz (hertz) são infrassônicas, enquanto as com freqüência superiores a 20.000 Hz são
denominadas ultrassônicas . Não podemos escutaras ondas sonoras desses dois tipos.
Sons musicais e ruídos
A maior parte dos sons que escutamos são ruídos. O impacto de um objeto que
cai, a batida de uma porta, o ronco de uma motocicleta e a grande maioria dos sons que
escutamos no tráfego das cidades são ruídos. O ruído corresponde a uma vibração
irregular no tímpano produzida por outra vibração irregular. O som musical tem
diferentes características, possuindo tons periódicos – ou “notas” musicais. Embora o
ruído não tenha tais características, a linha que separa a música do ruído é tênue e
subjetiva. Para alguns compositores contemporâneos ela não existe.
ruído
música
Os músicos normalmente se referem aos tons musicais em termos de 3características
principais: altura, volume e timbre.
Características do som
Altura
A altura se um som relaciona-se a sua freqüência. A maioria dos sons são compostos de
diferentes freqüências. Vibrações rápidas da fonte sonora (alta freqüência) produzem
uma nota alta, enquanto vibrações lentas (baixa freqüência) produzem uma nota baixa.
Falamos da altura de um som em termos de sua posição em uma escala musical.
Notas musicais diferentes são obtidas mudando-se a freqüência de vibração da fonte
sonora. Isso geralmente é feito alterando-se o tamanho, a rigidez ou a massa do objeto
em vibração da fonte sonora. Um guitarrista ou um violonista, por exemplo, ajusta a
rigidez, ou tensão, das cordas do instrumento quando as está afinando. Depois alterando
o tamanho da corda ao pressioná-la com os dedos, pode tocar diferentes notas com elas.
Nos instrumentos de sopro, pode-se alterar o comprimento da coluna de ar em vibração
(trompete), ou pode-se abrir e fechar os pequenos buracos na lateral do tubo em
cominações variadas (saxofone, clarineta, flauta) para alterar a altura da nota emitida.
Os sons muito altos usados em música quase sempre são mais baixos do que
4.000 Hz, mas o ouvido humano pode escutar sons com freqüência acima de 18.000 Hz.
Algumas pessoas podem escutar sons com alturas ainda maiores, assim como a maioria
dos cachorros. Em geral, o limite superior nas pessoas fica mais baixo à medida que
envelhecem. Um som muito alto frequentemente é inaudível para uma pessoa idosa,
mas pode ser escutado claramente por alguém mais jovem.
Intensidade sonora e altura do som
A intensidade do som depende da amplitude das vibrações de pressão no interior da
onda sonora. (E, como em todas as ondas, a intensidade é diretamente proporcional ao
quadrado da amplitude da onda). A intensidade é medida em watts/metro2. O ouvido
humano reage a intensidades que abragem uma faixa enorme desde 10-12W/m2 (o limiar
da audição) até mais de 1 W/m2 (o limiar da dor). Como esta faixa de valores é muito
grande, utilizam-se escalas de potencias de10 para as intensidades, em que a intensidade
dificilmente audível de 10-12W/m2 é tomada como intensidade de referência – e
chamada de 0 bel, uma unidade que homenageia Alexandre Graham Bell. Um som dez
vezes mais intenso que este tem uma intensidade de 1 bel (10-1W/m2) ou 10 decibels. A
tabela abaixo lista alguns sons musicais típicos e suas intensidades.
Fonte sonora
Avião a jato a 30m de distância
Sirene de alarme, próxima
Conversação na rua
murmúrio
Farfalhar de folhas de árvore
Limiar da audição
Intensidade
(W/m2)
102
1
10-6
10-10
10-11
10-12
Nível sonoro (dB)
140
120
60
20
10
0
Um som de 10 decibels é dez vezes mais intenso que um som de 0 decibel, o
limiar da audição. Logo, 20 decibels é 100 ou 102 vezes mais intenso do que o limiar da
audição. Logicamente 30 decibels é 103 mais intesno do que o limiar da audição e 40
decibel é 104 vezes esse valor. Logo, 60 decibels representa uma intensidade sonora um
milhão de vezes maior (106) maior que 0 decibel; 80 decibel representa um som
102vezes mais intenso do que 60 decibels.
Os danos fisiológicos ao ouvido começam a acontecer quando ele é exposto a 85
decibel, com o grau dos danos dependendo da duração da exposição e de suas
características quanto à freqüência. Danos causados por um som muito intenso podem
ser temporários ou permanentes, dependendo se os órgãos de Corti, os órgãos receptores
dentro do ouvido interno, foram danificados ou destruídos. O simples som de uma
explosão pode produzir nesses órgãos vibrações tão intensas que são capazes de rasgálos. Menos intenso, mas severo, o ruído pode interferir nos processos celulares nos
órgão e produzir avarias. Infelizmente as células desses órgãos não se regeneram.
A intensidade do som é um atributo físico e puramente objetivo de uma onda
sonora e pode ser medida por diversos instrumentos acústicos. O volume do som, por
outro lado, é uma sensação fisiológica. O ouvido sente algumas freqüências melhores
que outras. Um som de 3500 Hz soa a 80 decibels, por exemplo, cerca de duasvezes
mais forte para a maioria das pessoas do que um som de 125 Hz a 80 decibels; os
humanos são mais sensíveis na faixa dos 3500 Hz. Os sons mais fortes que podemos
tolerar têm intensidades um milhão de milhão de vezes mais forte que o mais fraco dos
sons. A diferença percebida no volume, no entanto, é muito menor do que isso.
O gráfico abaixo mostra a curva que indica o limiar da sensação dolorosa para as
diversas freqüências audíveis. Observe que este limiar é aproximadamente constante e
vala cerca de 120 dB pra qualquer frequencia. O gráfico refere-se ao ouvido humano
normal. Entretanto as curvas ali representadas podem variar bastante de uma pessoa
para outra, principalmente em função de sua idade.
Timbre
Não temos problema em distinguir entre o som de um piano e um som de uma
clarineta, para a mesma nota. Cada um desses sons tem uma característica sonora que
difere em timbre, ou qualidade. A maioria dos sons é formada pela superposição de
muitos sons de freqüências diferentes. Esses vários sons são chamados de componentes
de freqüência ou simplesmente componentes
O timbre de um som é determinado pela presença e pela intensidade relativa das
várias componentes. O som produzido por uma certa nota de piano e aquele produzido
por uma clarineta, ambos de mesma altura, têm timbres diferentes, que o ouvido
reconhece por serem diferentes as componentes que a formam. Um par de notas de
mesma altura, mas com timbres diferentes, ou possuem componentes diferentes ou
então apresentam diferenças nas intensidades relativas de suas componentes.
Dó do piano e da clarineta
d
Referências Bibliográficas
 Física Conceitual, Paul G. Hewitt,- 11ed.- Porto Alegre: Bookman, 2002
 Curso de Física, volume 2, Antonio Máximo, Beatriz Alvarenga – São Paulo:
Scipione, 2000
 Próprio autor