A espectroscopia sonora dos instrumentos musicais

A espectroscopia sonora dos instrumentos musicais

 Introdução

Os sistemas de vibração podem vibrar em vários modos diferentes. Cada modo é relacionado a uma freqüência diferente e, portanto, um modo de vibração pode ser excitado individualmente por algum tipo de perturbação relacionado a uma certa freqüência.

Entretanto, é mais comum quando um sistema de vibração entra em ressonância, que os vários modos sejam perturbados simultaneamente. A descrição deste movimento vibracional é bastante difícil, pois é necessário saber a amplitude (ou intensidade) e a freqüência de cada modo de vibração perturbado. A obtenção deste resultado é feita através da análise do espectro da vibração.

O espectro de uma vibração indica quais freqüências entraram em ressonância e com que intensidade cada uma vibrou. Esta análise de espectros é também chamada de análise de Fourier, onde cada uma destas freqüências perturbadas pode ser representada como componentes de uma série de Fourier. É o espectro de um som que representa o timbre de cada instrumento musical. Quanto maior o número de freqüências em ressonância, mais rico é o som, porém se as freqüências não forem múltiplas da fundamental (primeiro pico de freqüência), o som não será harmônico, podendo ser considerado um ruído.

Obtivemos alguns espectros de instrumentos clássicos (não eletrônicos) com a ajuda de um programa de computador chamado GRAM 10 (pode-se usar também outro semelhante).

Fig. 1 – Espectro do sol 3 no violão, com freqüência fundamental 392 Hz

Fig. 2 – Espectro do ré 3 no violino, com freqüência fundamental 293,6 Hz

Fig. 3 – Espectro de um som emitido por um tarol, onde muitas freqüências são ativadas

Fig. 4 – Espectro do dó 4 na flauta doce, com freqüência fundamental 523,2 Hz

Fig. 5 – Espectro do ré 3 na flauta transversa com freqüência fundamental 293,6 Hz

Fig. 6 – Espectro do fá # 3 na trompa com freqüência fundamental 369,9 Hz

Objetivo

- Explicar o espectro sonoro de diferentes instrumentos

Material

- 1 computador com microfone e programa gram 10 ou outro semelhante

- alguns instrumentos musicais

Procedimento

1) Aproxime um dos instrumentos musicais do microfone do computador e toque alguma nota.

2) Grave o espectro sonoro obtido.

3) Faça o mesmo procedimento com outra nota e compare os espectros.

4) Repita o experimento com outro instrumento e compare.

5) Escolha uma nota musical e grave o espectro. Em seguida você (ou outra pessoa) deverá repetir a nota. Grave o espectro da nota cantada e compare.

Perguntas

1)      Meça as freqüências presentes no espectro (fundamental e sobretons).

2)      Compare as freqüências presentes e veja se são múltiplas da fundamental. O que isso representa?

3)      Verifique se o instrumento musical estava afinado (neste caso será necessário consultar uma tabela de freqüências, da escala temperada de preferência).

4)      Tente repetir a freqüência fundamental com a própria voz e verifique se é uma pessoa afinada.

5)      Compare diferentes instrumentos.