Acústica

Todo som começa com alguma coisa vibrando.

Num violão, o que vibra é a corda. Quando o músico a toca, ela vibra de um lado para o outro e, enquanto vibra, há som. No saxofone, o que vibra é a palheta, uma lâmina de cana presa à boquilha: o ar soprado no instrumento a faz vibrar contra a boquilha. Na voz, o que vibra são as pregas vocais, na laringe, que se fecham e se abrem na passagem do ar.

Corda, palheta e pregas vocais fazem o mesmo movimento: vão e voltam rapidamente, e esse movimento produz o som. Acústica é a ciência que estuda o som (LACERDA, 1966, cap. XLIII).

Vibração

Vibração é um movimento de ida e volta em torno de uma posição de repouso. Uma vibração completa é o percurso inteiro: até um lado, até o outro e de volta ao ponto de partida (LACERDA, 1966, cap. XLIII). Uma corda tocada repete esse percurso, cada vez mais curto, até parar.

Do instrumento ao ouvido

A vibração passa para o ar em volta e se propaga como onda sonora. O ar quase não se desloca; o que se propaga é a vibração. Quando a onda chega ao ouvido, faz o tímpano vibrar no mesmo padrão, e o ouvido percebe essa vibração como som (LACERDA, 1966, cap. XLIII).

No ar, o som se propaga a cerca de 340 metros por segundo, cerca de um quilômetro a cada três segundos. Por isso o trovão chega depois do relâmpago.

Vibrações regulares produzem som musical, que tem altura definida. Vibrações irregulares, como a de uma batida na mesa, produzem ruído (LACERDA, 1966, cap. XLIII).

Frequência e altura

Frequência é o número de vibrações por segundo, medido em hertz (Hz) (LACERDA, 1966, cap. XLIII). Uma corda que completa 440 vibrações por segundo soa a 440 Hz.

A frequência define a altura: quanto mais vibrações por segundo, mais agudo o som (LACERDA, 1966, cap. XLIII). Também para Blatter, a altura percebida pelo ouvido corresponde à frequência medida pela física (BLATTER, 2007, art. 1).

A frequência de uma nota não depende do instrumento. O lá tocado por um violino e por uma clarineta e cantado por um tenor tem a mesma frequência (LACERDA, 1966, cap. XLIII).

Quando a frequência dobra, a nota é a mesma, uma oitava acima:

Esses três lás têm 220, 440 e 880 Hz. Cada um tem o dobro da frequência do anterior.

Amplitude e intensidade

Tocar a corda com mais ou menos força não muda a frequência, e portanto não muda a nota. Muda o quanto a corda se afasta da posição de repouso. Essa distância é a amplitude, e ela define a intensidade: quanto maior a amplitude, mais forte o som (LACERDA, 1966, cap. XLIII).

Frequência e amplitude são independentes. A frequência define a altura; a amplitude, a intensidade (LACERDA, 1966, cap. XLIII). Uma nota forte não é uma nota aguda, e uma nota fraca não é uma nota grave.

Quando uma nota se extingue, a amplitude diminui e a frequência se mantém. Por isso a nota do piano fica mais fraca sem mudar de altura.

Limites da audição

O ouvido não percebe todas as frequências. Abaixo de certo limite, a vibração pode ser sentida, mas não é ouvida como som; acima de outro, deixa de ser ouvida. Os livros dão limites diferentes:

A diferença vem em parte do critério. Lacerda dá os limites do que o ouvido normalmente percebe (LACERDA, 1966, cap. XLIII). Med dá, no agudo, o som mais agudo que ainda se reconhece como nota e, no grave, o som do maior tubo do órgão (MED, 1996, cap. XXXVIII).

Hoje, as referências dão a faixa de 20 Hz a 20.000 Hz para ouvidos jovens, e o limite agudo diminui com a idade. Acima de alguns milhares de hertz o som ainda é ouvido, mas a altura fica difícil de identificar.

Nota de referência

Para que instrumentos diferentes soem afinados entre si, os músicos afinam por uma nota de referência, com frequência fixa. O instrumento que produz essa nota é o diapasão (LACERDA, 1966, cap. XLIII).

A nota de referência é um lá. Lacerda dá 435 Hz, o padrão mais antigo (LACERDA, 1966, cap. XLIII). Med dá 440 Hz, o padrão adotado internacionalmente no século XX, e registra que algumas orquestras afinam a 442 ou 444 Hz, para um som mais brilhante (MED, 1996, cap. XXXVIII). Os afinadores eletrônicos usam 440 Hz como padrão de fábrica.

Série harmônica e timbre

Na prática, uma nota quase nunca é uma vibração só. A corda vibra inteira e, ao mesmo tempo, em metades, terços e quartos, e cada uma dessas partes acrescenta um som mais agudo e mais fraco. Blatter descreve o resultado como a soma de muitas ondas simples (BLATTER, 2007, art. 1). Esses sons formam a série harmônica, e a proporção entre eles define o timbre de cada instrumento.