A ciência do som: vibração, altura e timbre

Beliscar uma corda, bater num tambor e cantar uma nota se resumem a uma coisa só: algo está vibrando. Esta lição usa um pouco de ciência para explicar por que as notas são agudas ou graves, por que uma oitava soa como a mesma nota, por que a mesma nota soa diferente no piano e no violão, e o que é aquele “uon-uon” que aparece quando você afina.

Revisado em 7 de outubro de 2026

Nesta aula

Som é algo tremendo

Todo som começa com algo vibrando, indo e voltando muito rápido: uma corda de violão, a pele de um tambor, o ar dentro de uma flauta ou as pregas vocais na sua garganta. A vibração empurra o ar ao lado, esse ar empurra o ar seguinte, e uma onda de pequenos apertos e esticões se espalha, como as ondinhas num lago.

Quando a onda chega ao seu ouvido, ela faz o seu tímpano tremer no mesmo padrão, e o seu cérebro ouve um som. No ar a 20 °C, a onda percorre cerca de 343 metros por segundo; na água, ela é mais de quatro vezes mais rápida. No espaço sideral não há ar para carregá-la, então o som não consegue viajar.

Experimente: encoste os dedos de leve na frente da garganta e cantarole. O zumbido que você sente é a vibração que faz a sua voz.

Altura: quantas vezes por segundo

A velocidade com que algo vibra decide se ele soa agudo ou grave. O número de vibrações por segundo se chama frequência e é medido em hertz (Hz), uma unidade que leva o nome do cientista Heinrich Hertz. 440 vibrações por segundo é o A4 que você conheceu na lição sobre os nomes das notas; 110 por segundo é o A2, duas oitavas abaixo.

Mais rápido quer dizer mais agudo, e mais devagar, mais grave. A tecla mais grave do piano, A0, tem 27,5 Hz, e a mais aguda, C8, cerca de 4.186 Hz. Um ouvido jovem consegue ouvir mais ou menos de 20 a 20.000 Hz; o limite de cima costuma cair com a idade, e muitos adultos ouvem até cerca de 16.000 Hz.

Quatro As a 110, 220, 440 e 880 vibrações por segundo, como sons senoidais puros.

Uma oitava é o dobro

Ouça os quatro As de novo. Cada um vibra exatamente duas vezes mais rápido que o anterior. Esse é o segredo da oitava da lição sobre os nomes das notas: duas notas a uma oitava de distância têm frequências na proporção de 2 para 1, então se misturam tão bem que soam como a mesma nota, uma aguda e outra grave.

Outras proporções simples também soam suaves. Quando duas frequências estão na proporção de 3 para 2, como 220 Hz e 330 Hz, você ouve uma quinta justa. De modo geral, quanto mais simples a proporção, mais vezes as duas ondas se encontram e mais calmas elas soam juntas.

220 Hz e 440 Hz, primeiro uma de cada vez e depois juntas.
220 Hz e 330 Hz, primeiro uma de cada vez e depois juntas.

Por que A = 440

Para tocar juntos, os músicos precisam combinar a altura de uma nota. Hoje, quase o mundo todo afina o A acima do Dó central em 440 Hz. Nem sempre foi assim: durante séculos a afinação mudava de um lugar para outro, muitas vezes seguindo o órgão da cidade. Em 1859, a França aprovou uma lei que fixava o A em 435 Hz.

Em 1939, uma conferência internacional em Londres recomendou 440 Hz. A Organização Internacional de Normalização (ISO) adotou esse valor como padrão em 1955 e o confirmou em 1975 como ISO 16. Mesmo assim, nem todo mundo usa exatamente 440: muitas orquestras afinam um pouco mais alto, mais ou menos entre 440 e 444 Hz.

O A de hoje, depois o A francês de 1859 e depois os dois juntos.

Harmônicos: por que o piano e o violão soam diferente

Um instrumento de verdade não vibra numa velocidade só. Uma corda vibra inteira e, ao mesmo tempo, em metades, terços, quartos e assim por diante. Então uma nota de 110 Hz também tem sons mais fracos em 220, 330, 440, 550 Hz e acima: múltiplos inteiros da mais grave. Essa família se chama série harmônica, e os membros mais agudos são os harmônicos superiores (ou sobretons). O mais grave, a fundamental, é o que ouvimos como a altura da nota.

Cada instrumento tem a sua própria mistura de harmônicos fortes e fracos, e o seu próprio jeito de começar e de sumir. Essa mistura é a cor do som, ou timbre. É por isso que um piano e um violão tocando o mesmo A com o mesmo volume ainda soam diferentes. Uma onda senoidal não tem nenhum harmônico, e é por isso que soa tão simples e lisa.

A escada de harmônicos abaixo toca os oito primeiros membros da série harmônica de 110 Hz. Alguns deles não batem exatamente com as teclas do piano: o 7º fica mais ou menos um terço de semitom abaixo do G do teclado.

Os oito primeiros harmônicos de 110 Hz, um de cada vez.
Comece com 220 Hz e acrescente 440, 660 e 880 Hz: o som fica mais cheio.
A4 como uma onda senoidal pura, sem harmônicos.
O mesmo A4 no piano.

Temperamento igual: doze passos iguais

Se você afinar cada intervalo pelas proporções mais simples, alguns tons soam lindos e outros soam muito desafinados. A solução mais usada hoje é o temperamento igual de doze sons: a oitava é dividida em doze semitons exatamente iguais. Subir um semitom multiplica a frequência pela raiz duodécima de 2, cerca de 1,0595. Faça isso doze vezes e você chega exatamente ao dobro: a oitava.

A vantagem é que todos os tons funcionam igualmente bem, então a música pode ir para qualquer tom. O preço é que a maioria dos intervalos fica um tiquinho longe das proporções simples. Os músicos medem essas diferenças minúsculas em cents: um semitom tem 100 cents. Uma quinta temperada é só uns 2 cents mais estreita que uma quinta pura de 3:2, mas uma terça maior temperada é uns 14 cents mais larga que uma terça pura de 5:4. Cantores e instrumentistas de corda, que conseguem ajustar cada nota, muitas vezes puxam para as versões puras. O quanto a diferença é clara varia de pessoa para pessoa.

O temperamento igual é a afinação principal da música ocidental desde o século XX. Antes disso, várias outras afinações eram usadas, e os tecladistas foram passando para o temperamento igual só aos poucos.

C e E como num piano moderno: preste atenção num leve tremido.
A mesma terça com o E 14 cents mais baixo: mais lisa e calma.

Batimentos: o “uon-uon” da afinação

Quando duas notas estão muito perto, mas não são iguais, as ondas delas entram e saem de fase. Quando se alinham, o som fica mais forte, e quando se cancelam, fica mais fraco, então você ouve um “uon-uon-uon” regular. Essas pulsações se chamam batimentos, e o número de batimentos por segundo é igual à diferença entre as duas frequências: 440 Hz e 442 Hz dão 2 batimentos por segundo.

Os batimentos são os melhores amigos de quem afina. Conforme você aproxima uma corda da nota certa, os batimentos ficam mais lentos, e quando somem, as duas notas estão afinadas. Os afinadores de piano até contam batimentos para ajustar os intervalos. Se as notas se afastam muito, os batimentos ficam rápidos demais para contar e viram um som áspero, como um zumbido.

Dois batimentos a cada segundo.
Cinco batimentos a cada segundo: um “uon-uon” mais rápido.
A segunda nota se aproxima de 440 Hz até os batimentos pararem.

Experimente: toque a mesma nota em dois instrumentos, ou cante junto com uma nota longa, e preste atenção nos batimentos. Ajuste devagar até eles ficarem lentos e sumirem.

Som de piano: Salamander Grand Piano, de Alexander Holm (CC BY 3.0).