MARCELO MELLO . (1992). Guia prático de sonorização de palco (para músicos). Campinas: UNICAMP.

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APÊNDICE II

SOM

 

Este apêndice trata de alguns aspectos fundamentais do som, que devem ser compreendidos para uma leitura proveitosa do Guia.

II.1 Em primeiro lugar, o que é som? Som é um determinado tipo de energia que se espalha pelo ar em ondas e que é captado por um sentido especial - a audição. Bonita forma de definição, não é? Som é tudo aquilo que ouvimos. Na verdade, essa é a melhor forma de definição.

Um som é formado por ondas de compressão e descompressão nas moléculas do ar. Uma onda sonora se caracteriza por espaços onde as moléculas ficam mais comprimidas que o normal e por outros onde elas ficam mais rarefeitas que o normal (fig. ap2.01). Por isso ele pode ser representado num gráfico (fig. ap2.02). Esse gráfico mostra o quanto o ar se comprime ou se distende durante um certo tempo. E é desse gráfico que podem ser deduzidos os principais parâmetros de um som:

II.2 Freqüência - é a quantidade de vezes que o ar é comprimido e descomprimido dentro de um certo tempo. Mais ondas significam maior freqüência; menos ondas, menor freqüência (fig. ap2.03). É a freqüência que nos permite distinguir sons graves de sons agudos. Sons graves têm freqüências baixas; sons agudos têm freqüências altas. A quantidade de freqüência é medida geralmente em ciclos de compressão e descompressão por segundo, ou Hertz (Hz). Num som com uma freqüência de 440 Hz o ar terá quatrocentas compressões e descompressões por segundo. Essa é a freqüência correspondente à nota lá (aproximadamente, o som que escutamos ao tirar o telefone do gancho). O ouvido humano tem um limite de audibilidade que vai de 20 Hz a 20.000 Hz. Ondas que não estejam entre esses dois limites simplesmente não serão ouvidas. A fig. ap2.04 mostra uma tabela comparativa entre diversos sons e a audibilidade humana. Mostra também os limites de audição de morcegos, golfinhos e gafanhotos, assim como a região de freqüência da emissão de sons do cachorro e de pássaros.

II.3 Amplitude - é a intensidade das compressões e descompressões do som. Uma amplitude maior significa uma compressão maior, e vice-versa (fig. ap2.05). A amplitude nos permite distinguir sons fracos de sons fortes.

II.3.1 É na medição das amplitudes que fica mais evidente uma interessante característica dos sentidos humanos, conhecida como Lei de Fechner. As excitações dos nossos sentidos não são comparadas entre si por valores absolutos, mas pela variação que eles proporcionam entre si. Em outras palavras, uma variação de 2 para 4 será percebida por nós como uma variação igual a 4 para 8, não de 4 para 6. É a relação de dobro que importa, não a variação de 2. Isso é válido para qualquer sensação; por exemplo, o aumento de luminosidade dado por duas lâmpadas ao invés de uma é igual ao dado por quatro lâmpadas ao invés de 2. É válido também no campo das freqüências; uma oitava é a diferença entre uma freqüência e o dobro dela, seja de 200 para 400 Hz, ou de 1.000 para 2.000 Hz.

II.3.2 Por isso é usada para a medição de intensidades uma unidade que relaciona relações, não valores absolutos. Um Bell (B) é a relação entre um som o e outro dez vezes maior que o primeiro. Assim, se temos um violino numa orquestra, e aumentamos o número de violinos em dez vezes, a intensidade do som será 1 B maior. Aumentando de 10 para 100 violinos, o aumento é de mais 1 B. O aumento de 100 para 1000 violinos é um aumento de mais 1 B etc. Note-se que, apesar do aumento gigantesco de volume (de 1 para 1000), só percebemos um triplicar de intensidade.

A unidade Bell é um valor muito grande. Por isso geralmente é usada a décima parte dela, o decibel (dB). A variação de 1 dB é pouco perceptível, mas uma variação de 6 dB equivale ao dobro de volume. Usando dois alto-falantes ao invés de um, por exemplo, a intensidade do som aumenta 6 dB. O valor 0 dB é um valor convencionalmente aceito de mínima amplitude audível. A tabela da fig. ap2.06 mostra uma comparação entre diversas intensidades e seu valor correspondente em dB.

II.4 Harmônicos - essa é uma característica interessante não só do som como também de qualquer outra coisa que vibre. Tomemos uma corda de violão como exemplo (fig. ap2.07). Ela vai vibrar em todo o seu comprimento. Mas ao mesmo tempo vão haver vibrações paralelas e simultâneas na mesma corda; se olhamos para a corda vibrando o que se percebe é uma ondulação muito complexa, muito "torta". Essas vibrações paralelas ocorrem com "pontos de apoio" na metade, no terço etc dessa corda. Cada uma dessas vibrações é chamada de harmônico, e a soma dos diversos harmônicos que se produzem com um som vai criar uma nova forma de onda, um novo tipo de som, como se vê na fig. ap2.08. São as variações entre a quantidade e o conteúdo dos diversos harmônicos que irá produzir as diferenças de timbre entre os diversos sons (fig. ap2.08b ).

II.4.1 Sendo assim, praticamente todos os sons que ouvimos têm dezenas de componentes, de "partes", umas graves, outras agudas. E isso é de extrema importância num sistema de som; praticamente 60% do trabalho no sistema está ligado aos graves e agudos de cada som, a como ajustar os aparelhos de forma a que esses graves e agudos soem naturalmente. As intensidades de cada parte grave e aguda do som podem ser identificados num gráfico, chamado de espectro de freqüência. Ele mostra, em cada som, quais são as partes mais importantes do som, as graves ou as agudas (fig. ap2.09).

Não confunda as figuras ap2.08b e ap2.09. A primeira mostra o resultado da soma de todos os harmônicos de cada som; a segunda mostra a intensidade de cada harmônico. Isto é, a primeira mostra o todo, e a segunda, cada uma das partes. Para este Guia o gráfico do espectro de freqüência é muito mais importante.

II.5 Reflexão - é o princípio básico do comportamento de um som num ambiente fechado. As ondas sonoras saem de um determinado ponto (a fonte sonora) e se propagam em círculos concêntricos até atingir um obstáculo. Aí podem acontecer duas coisas: ou o obstáculo é feito de um material isolante acústico (tecido, fibra etc), e então as ondas serão absorvidas, ou o obstáculo é feito de um material refletor (madeira, concreto etc), e as ondas voltam pelo mesmo caminho de onde vieram (fig. ap2.10 ). Mais ou menos igual ao lançamento de uma pedra numa piscina: ao tocar a água a pedra cria ondas que se espalham até atingirem a borda da piscina. Dependendo de como essa borda for feita, essas ondas podem desaparecer ou voltar para o meio da piscina.

II.6 Ondas fora de fase - esse é outro princípio acusticamente importante. Se duas ondas começam em tempos diferentes, elas vão se somar entre si e dar origem a uma terceira onda, híbrida. Diz-se que elas estão fora de fase. Se duas ondas estão fora de fase de tal forma que uma seja o contrário da outra, a soma delas será zero, e portanto haverá uma anulação do som (fig. ap2.11). A anulação de sons por ondas fora de fase é muito comum em acústica, e é um dos principais problemas que qualquer sistema de som enfrenta.

II.7 Advindo dos conceitos de reflexão e de ondas fora de fase é o conceito de freqüência de ressonância. Mas antes de se falar nele deve-se falar no espaço percorrido por uma onda de som. O som tem uma velocidade no ar de 340 m/s. Se considerarmos que uma freqüência de 440 Hz tem 440 ciclos em um segundo, esses 440 ciclos ocupam um espaço de 340 m. Assim, quando tocarmos a nota lá no piano a onda sonora percorrerá 340 m até se comprimir e descomprimir 440 vezes. Qual seria o espaço percorrido por uma compressão e descompressão? Dividindo 440 por 340 chegamos ao valor de 1.3 metros.

Assim, se for construída uma caixa de um metro e trinta centímetros e a nota lá for tocada dentro dessa caixa, quando atingir as paredes da caixa o som refletirá, e a onda que voltará estará exatamente em fase com a onda que está indo na direção da parede. Assim a reflexão se somará ao som normal, e o resultado será um som mais forte (fig. ap2.12). É isso então o significado de freqüência de ressonância de um objeto: a freqüência na qual as reflexões de um som dentro desse objeto estão em fase (ver  II.6) com o som não refletido, freqüência que por isso vai soar mais fortemente dentro desse objeto do que as outras.

Eis aqui uma bibliografia fácil para maiores informações, e para uma lista de livros mais aprofundada:

ENCICLOPÉDIA DELTA UNIVERSAL. Editora Delta, Rio de Janeiro, 1987. Verbete som.

ENCICLOPÉDIA MIRADOR INTERNACIONAL. Encyclopaedia Britannica do Brasil, São Paulo, 1984. Verbete vibração.

FRANCISCO RAMALHO JÚNIOR e outros. Os fundamentos da física. Editora Moderna, São Paulo, 1981. Volume 2 - Ondas.

 

 

ap2.01: o som como ondas de compressão e descompressão. No exemplo, a baqueta faz a pele da bateria, com sua vibração, comprimir e descomprimir o ar vária vezes;

 

 

 

ap2.02: representação das ondas sonoras por um gráfico;

 

 

 

ap2.03: freqüência:
A) freqüência baixa (som grave);
B) freqüência alta (som agudo);

 

 

 

ap2.04: exemplos práticos de sons quanto à freqüência;

 

 

 

ap2.05: amplitude:
A) amplitude alta (som forte);
B) amplitude baixa (som fraco);

 

 

 

ap2.06: exemplos práticos de intensidade em dB;

 

ap2.07: representação de cada um dos harmônicos de uma corda vibrando;

 

ap2.08:
A)quando dois sons se somam (como o som de dois diapasões separados por uma oitava), o resultado é um terceiro som, diferente dos dois primeiros;
B) a soma de harmônicos diferentes vai formar os timbres diferentes de uma flauta (1), um oboé (2) e um clarinete (3);

 

 

 

ap2.09: gráfico do espectro de freqüências de um som com quatro harmônicos principais;

 

 

 

ap2.10: reflexão do som;

 

 

 

ap2.11: anulação de sons fora de fase;

 

 

 

ap2.12:
A) nas freqüências comuns o som refletido está fora de fase com o som direto;
B) na freqüência de ressonância o som refletido está em fase com o som direto.

 

 

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