A FĂ­sica da MĂșsica

A fĂ­sica Ă© uma ciĂȘncia com aplicaçÔes tanto em vĂĄrios campos da tecnologia quanto em muitos eventos de nossas vidas diĂĄrias. Uma das Ășltimas coisas que geralmente nĂŁo vem Ă  mente quando se refere Ă  FĂ­sica Ă© a sua relação com a mĂșsica e principalmente com os instrumentos musicais. Todos ouvimos mais ou menos mĂșsica, mas muitos provavelmente nĂŁo sabem como as notas musicais sĂŁo produzidas nos vĂĄrios instrumentos e como o som de uma guitarra difere do de uma flauta ou bateria.

notas musicais

Os sons musicais que ouvimos com nossos ouvidos nada mais sĂŁo do que ondas de pressĂŁo produzidas pelos vĂĄrios instrumentos musicais e propagadas no ar. As ondas, por sua vez, sĂŁo produzidas quando um corpo se move pulsando e se comprime – descomprimindo o ar em sua ĂĄrea. Em instrumentos de corda, como violĂŁo, violino ou piano, o corpo pulsante Ă© uma corda. Em instrumentos de sopro, como trompete, clarinete ou flauta, por exemplo, o corpo pulsante Ă© uma coluna de ar. Finalmente, na bateria, o corpo pulsante Ă© uma membrana. Mas como “tocamos” uma nota nos instrumentos de cada um dos gĂȘneros acima e por que o som um do outro Ă© tĂŁo diferente que podemos dizer se uma nota especĂ­fica vem de um violino ou clarinete? É aqui que entra a FĂ­sica.

Cordas, frequĂȘncias e “cores”

Quando uma corda se afasta de sua posição de equilĂ­brio na qual Ă© esticada e reta, ela começa a pulsar a uma taxa que depende de seu comprimento, espessura e tensĂŁo, ou seja, de como Ă© esticada. Essa taxa, que determina quantas vezes a corda se move para frente e para trĂĄs a partir do equilĂ­brio, Ă© chamada frequĂȘncia na fĂ­sica. Quase todos nĂłs conhecemos esse termo a partir da frequĂȘncia das ondas eletromagnĂ©ticas nas quais sintonizamos nossos rĂĄdios, que varia de 88 milhĂ”es de batidas por segundo (megahertz) a 108 milhĂ”es. A frequĂȘncia das ondas sonoras descreve o mesmo fenĂŽmeno, mas Ă© muito menor: varia de cerca de cem batidas por segundo (para baixo) a cerca de dez mil (para prima). Como nĂŁo Ă© fĂĄcil quando tocamos um instrumento de corda para alterar a tensĂŁo de uma corda ou sua espessura, alteramos seu comprimento. No violĂŁo, isso Ă© feito pressionando com os dedos as “tostas” metĂĄlicas do braço e no violino pressionando com o dedo a corda no braço do instrumento. Assim, a partir das quatro cordas do violino ou das seis cordas do violĂŁo, podemos obter muitas dezenas de notas diferentes. O piano Ă© um pouco diferente porque cada uma das teclas corresponde a uma corda separada, para que possamos “tocar” com o comprimento e a espessura das cordas. Por esse motivo, o piano pode dar notas muito mais profundas, mas tambĂ©m muito mais altas do que uma guitarra. A tensĂŁo das cordas de um instrumento musical de cordas pode ser ajustada com a ajuda de “teclas” giratĂłrias, nas quais uma extremidade da corda Ă© enrolada. Essa configuração, chamada chording, Ă© conhecida pela maioria das pessoas em sua forma corrompida, tuning.

Um ouvinte cuidadoso notarĂĄ que o som de cada instrumento tem uma “cor” diferente e ele estarĂĄ certo. A diferença Ă© que, de acordo com a FĂ­sica, uma corda Ă© pulsada nĂŁo apenas com uma frequĂȘncia, mas com muitas ao mesmo tempo. Por exemplo, se tocarmos uma corda que estĂĄ definida para observar la, ela basicamente pulsarĂĄ 440 vezes por segundo, mas haverĂĄ, de acordo com a teoria, movimentos de pulso menores com uma frequĂȘncia de 2×40 = 880, 3X440 = 1.320 e assim por diante. pulsos por segundo. Essas frequĂȘncias sĂŁo chamadas de harmĂŽnicas. A proporção entre a intensidade dos harmĂŽnicos e a intensidade da frequĂȘncia bĂĄsica varia de instrumento para instrumento, dependendo de sua forma, e Ă© por isso que podemos perceber o tipo de instrumento do qual uma nota vem.

As colunas de ar

Com instrumentos de sopro, a situação Ă© um pouco diferente. Esses instrumentos possuem uma coluna de ar que Ă© de alguma forma forçada a pulsar e produzir sons. Em outros ventos, o estĂ­mulo da coluna Ă© feito com uma lĂ­ngua que pulsa quando sopramos nela, como no clarinete; em outros, soprando verticalmente em uma abertura, como na flauta – mas tambĂ©m na boca de uma garrafa, que muitos certamente tentaram. Finalmente, em outros, isso Ă© feito com os movimentos pulsantes de nossos lĂĄbios quando os abraçamos com força e sopramos atravĂ©s deles, como quando queremos enganar alguĂ©m, como na trombeta. A frequĂȘncia dos sons depende do comprimento da coluna e se a coluna estĂĄ fechada nas duas extremidades, aberta nas duas extremidades ou fechada em uma e aberta na outra. Neste Ășltimo caso, o som produzido Ă© metade da frequĂȘncia dos dois primeiros e, portanto, mais baixo. No entanto, a qualidade do som Ă© degradada porque a proporção de harmĂŽnicos muda. Este fenĂŽmeno encontra aplicação no corpo eclesiĂĄstico. Seus tons mais pesados ​​exigem tubos de 10 metros de comprimento abertos nas duas extremidades. Se o espaço nĂŁo for suficiente, serĂŁo utilizados tubos fechados de um lado, de modo que o comprimento seja reduzido para 5 metros.

Nos instrumentos de sopro, tocamos vĂĄrias notas alterando o comprimento da coluna, abrindo ou fechando orifĂ­cios no cilindro ao redor da coluna de ar (flauta – clarinete) ou abrindo ou fechando vĂĄlvulas que conectam pedaços de tubo (trompete) de maneiras diferentes. O fenĂŽmeno das harmĂŽnicas aparece aqui da mesma maneira, ou seja, os sons sĂŁo produzidos com frequĂȘncias atĂ© as bĂĄsicas.

O “clique” da bateria

Na bateria, no entanto, a situação Ă© significativamente diferente. Se batermos na membrana de um tambor com um graveto ou com a mĂŁo, a membrana pulsa com uma frequĂȘncia bĂĄsica. EntĂŁo, ao contrĂĄrio do que muitos podem acreditar, a bateria “toca” notas. A diferença com cordas e instrumentos de sopro, no entanto, Ă© que neles o objeto que pulsa tem uma dimensĂŁo (somente comprimento), enquanto na bateria ele tem duas (comprimento e largura). A partir disso e apenas a diferença, pode-se mostrar que as frequĂȘncias harmĂŽnicas na bateria nĂŁo sĂŁo mĂșltiplos inteiros da bĂĄsica, com o resultado de que sua combinação com a bĂĄsica cria a sensação de clicar e nĂŁo a sensação de harmonia.

Haris Varvoglis Ă© professor do Departamento de FĂ­sica da Universidade AristĂłteles de Thessaloniki.