Conteúdos a Lecionar:

As ondas sonoras podem ser estudadas no ecrã de um osciloscópio. O osciloscópio é um instrumento eletrónico de medida que cria num ecrã um gráfico bidimensional que representa determinada propriedade que é perturbada em função do tempo.

Estudo das Ondas: O Osciloscópio

Para se estudar as ondas sonoras com o osciloscópio, é necessário usar um microfone e uma fonte sonora, por exemplo, um diapasão. O microfone detecta as vibrações do diapasão, convertendo-as em sinais eléctricos que envia ao osciloscópio.

Osciloscópio: Estudo das Ondas Sonoras

Estudo das Ondas: Montagem do Osciloscópio

Com o microfone ligado ao osciloscópio, quando se provoca uma vibração do diapasão, ou de outra fonte sonora, nas proximidades do microfone, no ecrã do osciloscópio obtem-se um gráfico do sinal eléctrico em função do tempo.

Osciloscópio: Esquema do Painel Frontal

Com a maioria dos osciloscópios é possível estudar até duas ondas em simultâneo, o que permite comparar caraterísticas:

Osciloscópio: Comparação das Características de duas Ondas Sonoras

Em alguns osciloscópios é possível estudar um maior número de ondas em simultâneo, sendo que os sinais estudados podem representar outro tipo de ondas que não as sonoras:

Osciloscópio: Estudo de Sinais Eletricos

Para o estudo das ondas, os osciloscópios permitem comparar as frequências produzidas pelas fontes sonoras, desde que se disponha de um microfone adequado. Por exemplo, se a frequência do diapasão for 512 Hz, irá observar-se um gráfico cujas hastes realizam 512 oscilações completas em cada segundo.

Osciloscópio: Onda Sonora de Alta Frequência - 512 Hz

No caso de ondas sonoras, a representação gráfica obtida no osciloscópio por meio de um microfone designa-se de espetro sonoro da onda. Um diapasão a vibrar produz uma onda pura, isto é, emite uma onda sonora que tem uma frequência única. Esta frequência caracteriza um diapasão e é por isso que o diapasão se usa como auxiliar na afinação dos instrumentos musicais.

Espetro Sonoro do Diapasão: Som Puro

Os sons emitidos pelo clarinete, pelo violino ou outros instrumentos musicais não são puros. São sons complexos, isto é, as ondas sonoras que os instrumentos musicais produzem, têm duas ou mais frequências diferentes e sobrepostas.

Espetro Sonoro do Clarinete: Som Complexo

Espetro Sonoro do Oboé: Som Complexo

Espetro Sonoro do Violino: Som Complexo

Espetro Sonoro do Trompete: Som Complexo

Nos exemplos que se seguem, são apresentados vários espetros sonoros relativo a um conjunto diferenciado de diapasões. No primeiro exemplo, dois diapasões apresentam um espetro sonoro de igual amplitude:

Osciloscópio: Ondas Sonoras de Igual Amplitude

No segundo exemplo, o mesmo diapasão é percutido com forças distintas, o que origina espetros de igual frequência, mas diferentes amplitudes:

Osciloscópio: Ondas Sonoras de Igual Frequência

No terceiro exemplo, dois diapasões apresentam um espetro sonoro com diferentes amplitudes:

Osciloscópio: Ondas Sonoras de diferentes Amplitudes e Frequências

No último exemplo são apresentados os espetros de dois sons que não foram obtidos a partir de diapasões. Enquanto o diapasão apresenta um som simples, o espetro que resulta de outros instrumentos musicais é, por regra, um som complexo, o que origina um espetro sonoro complexo. O ruído apresenta um espetro sonoro muito complexo e em geral, muito irregular:

Osciloscópio: Espetro Sonoro de Sons Complexos. Em b Espetro Sonoro de um Ruído

O estudo do espetro sonoro é possível a partir de programas de computador que ainda permitem a modificação e a composição de sons na indústria da música.

Estudo do Espetro Sonoro no Computador: Programa SoundForge

Hoje em dia, os computadores, com os programas adequados, podem desempenhar as funções de um osciloscópio.

O Osciloscópio no Computador: Programa Blue Cat

A animação que se segue é um exemplo de um simulador simplificado de osciloscópio: