Videoconferência de Física sobre o som.

Elainy Gusmão nº14            /2ºC      

Soraya Siqueira nº31           /2ºC      

Stefani Assis nº32               /2ºC       

Renato de Carvalho nº27     /2ºB        

Acústica

Acústica

            A Acústica é o ramo da física que estuda o som.

            A acústica mensura estes meios, cria instrumentos, tabelas, etc, de forma a fornecer dados necessários aos mais diversos ramos da ciência para a utilização dos sons, de seus meios de propagação e efeitos. A acústica é considerada uma ciência que abrange diversas disciplinas e por elas é abrangida.

Aeroacústica

            Aeroacústica é uma área de estudo da acústica que estuda a geração do som (ou ruído) gerado tanto através da movimentação turbulenta do fluido ou através de forças aerodinâmicas interagindo com superfícies.

Bioacústica

            A bioacústica é uma ciência multidisciplinar que combina a biologia e a acústica. Geralmente refere-se à investigação da produção sonora, sua dispersão através de um meio elástico e sua recepção pelos animais, incluindo os humanos.

            Na acústica subaquática e na ictiologia acústica o termo também é usado para significar o efeito de plantas e animais no som propagado embaixo d'água.

Hidroacústica

            Hidroacústica, também conhecido como acústica submarina ou acústica subaquática, é o estudo da propagação do som na água e a interação das ondas mecânicas, que constituem o som, com a água e seus limites.

Cimática

            Cimática é o estudo das ondas. Está associado aos padrões físicos produzidos pela interação de ondas sonoras em um meio.

Psicoacústica

            A psicoacústica estuda a percepção subjetiva das qualidades (características) do som: intensidade, tom e timbre. Estas qualidades ou características do som estão, por sua vez, determinadas pelos próprios parâmetros do som, principalmente, frequência e amplitude.

Os parâmetros psicoacústicos mais relevantes são:

·         Sonoridade: percepção subjetiva da intensidade (amplitude) sonora;

·         Altura: está ligada à percepção do tom;

·         Timbre: é a capacidade que nos permite diferenciar os sons.

Instrumentos e notas musicais

Instrumento musical

            Um instrumento musical é um objeto construído com o propósito de produzir música. Os vários tipos de instrumentos podem ser classificados de diversas formas, sendo uma das mais comuns, a divisão de acordo com a forma pela qual o som é produzido. O estudo dos instrumentos musicais designa-se por organologia.

Envelope sonoro

            Os envelopes designam a variação de intensidade de um som ou nota produzida por um instrumento musical. Este tipo de envelope tem papel decisivo na percepção do timbre de instrumento que produziu o som. Comumente este tipo de envoltória sonora é chamado de envelope ADSR. O envelope é composto basicamente de quatro momentos: Ataque, decaimento, sustentação e relaxamento.

·         Ataque: é o início de cada nota musical. Dependendo do instrumento, o ataque pode durar de alguns centésimos de segundo até mais de um segundo;

·         Decaimento: em alguns instrumentos, após o ataque o som sofre um decaimento de intensidade antes de se estabilizar. Normalmente dura apenas de alguns centésimos a menos de um décimo de segundo;

·         Sustentação: corresponde ao tempo de duração da nota musical. Na maior parte dos instrumentos este tempo pode ser controlado pelo executante. Alguns instrumentos (principalmente os de percussão) não permitem controlar este tempo. Em alguns casos o som nem chega a se sustentar e o decaimento inicial já leva o som diretamente ao seu desaparecimento;

·         Relaxamento: final da nota, quando a intensidade sonora diminui até desaparecer completamente. Pode ser muito brusco ou muito lento.

            A combinação entre os tempos de ataque, decaimento, sustentação e relaxamento é tão importante para permitir reconhecer o timbre de um instrumento.

Chorus

            O chorus é um efeito utilizado em instrumentos musicais com a finalidade de produzir a sensação de aumento na quantidade de fontes sonoras, frequentemente chamado de dobra (refrão).

Timbre

            Em música, chama-se timbre à característica sonora que nos permite distinguir se sons de mesma frequência foram produzidos por fontes sonoras conhecidas e que nos permite diferenciá-las. De forma simplificada podemos considerar que o timbre é como a impressão digital sonora de um instrumento ou a qualidade de vibração vocal.

Notas musicais

            Nota musical é o termo empregado para designar o elemento mínimo de um som, formado por um único modo de vibração do ar. Sendo assim, a cada nota corresponde uma duração e está associada uma freqüência, cuja unidade mais utilizada é o hertz (Hz), a qual descreverá em termos físicos se a nota é mais grave ou mais aguda.

Duração

            Em música a duração é o tempo em que uma nota é tocada ou o tempo entre duas notas (pausa). As durações são os elementos constituintes do ritmo. A duração de um fenômeno pode ser medida em segundos e seus múltiplos e submúltiplos.

Intervalo

            Intervalo é a relação entre as frequências de duas notas. São classificados quanto à simultaneidade ou não dos sons e à distância (altura) entre eles. As unidades de medida de intervalos, baseadas na escala logarítmica, são o tom e o semitom. Para intervalos menores que um semitom, são utilizados o savart e o cent.

Uníssono

 

            Uníssono é um intervalo na razão de 1:1 ou 0. Dois tons em uníssono são considerados da mesma altura mas ainda podem ser percebidos como se originando de fontes diferentes. O uníssono é considerado o intervalo mais consonante enquanto que o quase uníssono é considerado o intervalo mais dissonante. Abrevia-se o uníssono como P1.

            Quando não há instrumento acompanhante em um canto, o canto é dito a cappella. A música que é cantada em uníssono é chamada de monofônica.

Oitava

            Em música, uma oitava é o intervalo entre uma nota musical e outra com a metade ou o dobro de sua frequência. Refere-se igualmente como sendo um intervalo musical de 2/1.

Temperamentos musicais

            Temperamento musical, é um esquema para dividir ou temperar a oitava. O temperamento de uma escala é exatamente o ajuste dos intervalos entre as notas, afastando-os do seu valor natural «harmônico», para fazer com que os intervalos caibam numa oitava.

Temperamento igual

            O temperamento igual é um esquema de afinação musical adotado atualmente no ocidente, em que a oitava é dividida em 12 semitons exatamente iguais, ou seja, cada semitom corresponde a um intervalo de 21/12, ou seja, 100 cent. Neste esquema de afinação, apenas as oitavas são perfeitamente afinadas;

Quinta

            Em música, uma quinta é o intervalo entre uma nota musical e outra com 3/2 vezes a sua frequência, o que corresponde a um intervalo de sete meio tons (na quinta justa ou quinta perfeita são três tons e meio). Refere-se igualmente como sendo um intervalo musical de 3/2.

Batimentos

            Batimento é a dissonância de duas notas que possuem frequências ligeiramente diferentes que resulta da interferência construtiva e destrutiva das duas ondas quando ficam em fase ou em oposição de fase. Se as duas frequências se forem aproximando, o batimento tornar-se-á gradualmente mais lento e desaparecerá quando elas forem idênticas (uníssono).

Afinação

            Afinação corresponde ao processo de produzir um som equivalente a outro (embora provavelmente de timbre diferente), por comparação. É, assim, classificado qualitativamente como bom ou mau (boa afinação/má afinação).

            A comparação pode ser entre uníssonos ou com vários intervalos. Próxima à afinação entre uníssonos está à utilização de um intervalo de oitava. Um fato curioso que pode ocorrer durante a afinação (dependendo do instrumento), é a ressonância.

Série harmônica

Série harmônica

            Série harmônica é o conjunto de ondas composto da frequência fundamental e de todos os múltiplos inteiros desta frequência. De forma geral, uma série harmônica é resultado da vibração de algum tipo de oscilador harmônico.

Frequência fundamental

            Fundamental, é a mais baixa e a mais forte frequência componente da série harmônica de um som. Tecnicamente a fundamental corresponde ao primeiro harmônico. A fundamental é responsável pela percepção da altura de uma nota.

Fundamental ausente

            Uma fundamental ausente é uma frequência fundamental de uma série harmônica que não é audível, mas que pode ser inferida devido à presença das frequências superiores da série. Esta é uma espécie de ilusão auditiva.

Harmônica

            Uma harmônica de uma onda é uma frequência componente do sinal que é um múltiplo inteiro da frequência fundamental.

            Em termos musicais, as harmônicas são componentes de um tom harmônico cujo som é multiplicado por um número inteiro, ou adicionado com uma nota tocada em um instrumento musical. Os múltiplos não-inteiros são chamados de sobretons desarmônicos.

Interharmônicos

            Interharmônicos são as frequências que não são múltiplas inteiras da frequência fundamental.

Altura

            Altura refere-se à forma como o ouvido humano percebe a frequência fundamental dos sons. As baixas frequências são percebidas como tons graves e as mais altas como tons agudos. Tom é a altura de um som na escala geral dos sons.

Altura tonal

            Altura tonal é a propriedade do som que caracteriza os sons graves dos agudos. Está diretamente relacionada à frequência sonora. As altas frequências produzem os sons chamados agudos e as baixas, os sons graves.

Sobretons

            Um sobretom é um componente senoidal de uma forma de onda com frequência maior do que sua frequência fundamental.

            A maioria dos osciladores, quando excitados, normalmente, oscilarão em diversas frequências ao mesmo tempo. Em música isto produz a sensação de se escutar outras frequências (sobretons) acima da menor frequência (a fundamental).

Silêncio, ruído e música

Silêncio

            Silêncio é a ausência total ou relativa de sons audíveis. Por analogia, o termo também se refere a qualquer ausência de comunicação, ainda que por meios diferentes da fala.

Ruído

            Ruído é quando não é possível compreender o que esta sendo cantado ou tocado. Dentro do ruído existem três tipos de ruído:

·         Ruído marrom: ruído produzido pelo movimento Browniano (movimento aleatório de partículas macroscópicas num fluido como consequência dos choques das moléculas de fluido das partículas).

·         Ruído rosa: sinal ou processo onde o espectro de frequências como a densidade espectral de potência é inversamente proporcional à frequência do sinal. É frequentemente utilizado na acústica como simulador de programação sonora.

·         Ruído branco: tipo de ruído produzido pela combinação simultânea de sons de todas as frequências.

Música

            Música é a arte de manifestar diversos afetos da nossa alma mediante o som. Os auxiliadores da música são:

·         Ritmo: ordem do movimento que da a acentuação a frase musical mediante o som.

·         Melodia: sucessão coerente de sons e silêncios, que se desenvolvem em uma sequência linear com identidade própria.

·         Harmonia: emissão simultânea de diferentes frequências. Ela trabalha com as sonoridades resultantes da sobreposição de diferentes notas.

Descrição física das ondas

          Ondas podem ser descritas usando um número de variáveis, incluindo: frequência, comprimento de onda, amplitude e período, etc.

Frequência

           Frequência é uma grandeza física ondulatória que indica o número de ocorrências de um evento (ciclos, voltas, oscilações, etc.) em um determinado intervalo de tempo.

Amplitude

           Amplitude de uma onda é a medida da magnitude da máxima perturbação do meio durante um ciclo da onda.

Comprimento de onda

           Comprimento de onda é a distância entre valores repetidos num padrão de onda; representada pela letra grega lambda (λ).

Período

            Período é o tempo necessário para que um movimento realizado por um corpo volte a se repetir. O período é usualmente representado pela letra T.

Intensidade

            É o fluxo de energia por unidade de área. O significado de intensidade é “volume”. É medida em dB (decibéis).

            A faixa de frequências em que a percepção é mais sensível é aquela normalmente utilizada pela música. Isso permite que as variações de intensidade ao longo da música (dinâmica musical) sejam melhor percebidas, dando maior riqueza à experiência musical.

Exs:

·         Brisa - 10 dB

·         Conversa baixa - 20 dB

·         Sala de aula - 40 dB

·         Trânsito pesado – 60 dB

·         Cirene – 80 dB

·         Banda de rock – 100 dB

·         Turbina de avião – 120 dB

Fase

            A fase refere-se a dois conceitos intimamente relacionados:

·         Fase de um ponto da onda é a característica desse ponto em termos da sua amplitude local e da variação local dos valores da propriedade periódica (pressão do ar nas ondas sonoras).

·         Fase de uma onda (por inteiro) diz-se de quanto uma onda difere de outra de igual frequência e comprimento de onda no que toca às diferenças de fase em cada um dos seus pontos em igual distância da fonte e igual tempo.

Frente da onda

            Uma frente de onda é o conjunto de pontos do meio que são alcançados no mesmo instante pela mesma fase duma onda. Pelo princípio de Huygens, cada ponto de uma frente de onda, pode ser considerado uma fonte de ondas secundárias, produzidas no sentido de propagação e com a mesma velocidade do meio. Podemos dizer que a frente de onda anterior é considerada como um gerador de uma nova frente de onda, ou ainda que a frente de onda separa a região "perturbada" da região não perturbada.

Velocidade do som

            A velocidade do som é a distância percorrida por uma onda sonora por unidade de tempo. Essa velocidade se situa aproximadamente entre 325 e 349 m/s. Acima disto é a velocidade supersônica; abaixo é a velocidade subsônica. Além destas ainda existe as velocidades hipersônica (acima de supersônica) e transônica (entre as velocidades sub e supersônica). Para medir estas velocidades se emprega a unidade de medida Mach, sendo:

·         Subsônica: Ma < 1

·         Transônica: 0.8 < Ma <1.2

·         Sônica: Ma = 1

·         Supersônica: Entre 1.2 Ma e 5 Ma

·         Hipersônica: Ma > 5

Barreira do som

            A barreira do som é a aparente barreira física que dificulta grandes objetos de atingirem velocidades supersônicas. Quando um objeto qualquer, como um avião, se desloca na atmosfera, comprime o ar à sua volta, principalmente à frente. Desta forma cria ondas de pressão. Se o avião acelerar para uma velocidade igual a do som este estará comprimindo o ar à sua frente e acompanhando as ondas de pressão com a mesma velocidade de sua propagação. Isso resulta num acúmulo de ondas, formando uma muralha de ar. Esse fenômeno é conhecido como Barreira Sônica.

Estrondo sônico

            Quando o ar em fluxo supersônico é comprimido, sua pressão e densidade aumentam, formando uma onda de choque. Em vôo supersônico, o avião produz inúmeras ondas de choque. As ondas de choque geradas por um avião em vôo supersônico atingirão o solo depois da passagem do avião que as está produzindo, pois esse é mais veloz. Um observador no solo ouvirá um forte estampido assim que as ondas de choque o alcançarem. Esse estampido é conhecido como 'estrondo sônico', e sua intensidade depende de vários fatores, tais como dimensões do avião, forma do avião, velocidade do vôo e altitude. Esse fenômeno pode quebrar vidros, causar rachaduras em paredes muros e outros estragos