A Física no violão, com música e alegria!

[Música] [Música] a música ela é capaz de expressar os mais diversos sentimentos no ser humano mas uma pergunta que fica é como fazer música e uma das formas é você usar um violão como é que funciona a música no violão um som no violão como é feita a afinação como é que se muda de uma nota para outra nota em um violão bom eu sou professor Douglas Gomes e quero te convidar a compreender a física envolvida neste instrumento musical vamos ver como isso funciona quero aprender física se inscreva no nosso canal ative as notificações que

assim sempre que um vídeo novo for lançado você vai ser o primeiro a saber gostou do nosso vídeo deixa o seu joinha assim você ajuda o nosso canal a crescer quer aprender Enem um curso de maneira metódica aqui embaixo tem um link para o nosso curso para preparar você para o Enem e para outros vestibulares vamos juntos Segue o vídeo para a gente entender como funciona o violão a gente precisa saber o que é o som e quais são as características que ele pode apresentar o som é uma vibração do ar a gente só consegue

ter som se a gente provocar vibração nas moléculas do ar uma vibração é que vai ter determinada frequência e determinada amplitude a frequência da vibração nos faz diferenciar um som grave de um som agudo fisicamente nós chamamos essa característica de altura pera essa altura não é aquela que comumente a gente trata no cotidiano quando se fala em altura de um som não é a intensidade do som é algo desde o som então fisicamente quando se falam som alto se está dizendo um som agudo Quando se diz um som baixo se está dizendo um som grave

Qual é o nome do instrumento musical mais grave que você costuma ouvir Opa é o baixo ele tem este nome não porque o som dele seja fraquinho mas porque o som dele é grave encorpado tem uma vibração de baixa frequência mas como é que um instrumento produz uma vibração do ar no nosso caso que vamos estudar a física e o violão é vibrando uma corda que por sua vez provoca a vibração no ar quando nós pegamos uma corda e percutimos a corda nós batemos a corda nós podemos fazer ela vibrar ela fica vibrando para um

lado e para o outro professor como seria isso eu peguei uma corda para exemplificar Imagine que esta corda esteja vibrando ó desta maneira na hora que ela vibra na hora que se provoca esta vibração nós fazemos a corda comprimir o ar errar e fazê-lo então nós vamos provocar o movimento de compressão e rarefação no ar quando nós deixamos uma corda chacoalhar a frequência com que a corda vibra vai ser a mesma frequência com que o ar vai vibrar quando isso acontece nós chamamos essa frequência de agudez do som por outro lado a amplitude com que

se movimenta com que se chacoalha tanto a corda quanto o próprio ar ela vai corresponder a intensidade do som são mais intenso mais forte ou se é um som fraquinho bom professor já estou entendendo essa história Agora só o violão é um instrumento de cordas não nós temos o próprio piano toda vez que o pianista ele toca uma nota a um pequeno martelo que bate em uma corda que fica escondida dentro do piano se for um piano de cauda Você pode abrir a tampa do piano de cauda e contemplar as cordas que lá existem bom

a onda que se forma na corda é chamada onde estacionária porque porque você não vê esta onda se propaganda ela fica parada é uma nomenclatura estacionária parada ela não se move Você tem uma vibração estacionária agora quando se propaga no ar esta onda ela é uma onda progressiva ela não está estacionária a gente diz que a velocidade do som no ar é cerca de 340 metros por segundo e assim a vibração chega rapidamente aos seus ouvidos Quando você vai escutar a música tocada por algum instrumentista Vamos estudar agora a onda que se propaga nesta corda

e ver as propriedades relacionadas a esta onda quando nós temos uma corda uma onda pode se propagar nessa corda de maneira progressiva é aquela onda que vai e pode até voltar depois de refletir na extremidade fixa Então você aqui neste caso aonde é tão rápida que mal dá para a gente conseguir visualizar Mas você verifica com alguma dificuldade mas Verifica que uma onda fica indo e voltando aqui quando eu começo a chacoalhar esta corda de maneira periódica eu fico fazendo em seguir em ondas que vão refletir e vão voltar sim enquanto a onda que está

voltando eu fizer uma nova onda acontecer essas duas ondas vão interferir e a interferência da onda que vai chamada ontem incidente com a onda que volta chamada onda refletida traz o que nós chamamos de onda estacionária Por que que ela vai ficar estacionária porque a quantidade de energia que está sendo transportada na Ida é a mesma quantidade de energia que está sendo transportada na volta de tal maneira que a energia ficaria então estacionária na corda fazendo uma onda e depois outra eu vou vendo ondas agressivas mas se eu fizer repetidamente a onda que está indo

acaba interferindo com a onda que está voltando e a gente tem uma onda estacionária você não vê mais a onda indo e voltando você vê a onda parada é isso que acontece em um violão mas quando nós temos uma corda há várias maneiras de nós colocarmos uma onda estacionária nela aonde estacionária de menor frequência seria esta esta onda estacionária é chamada de primeiro harmônico da corda ela tem uma certa frequência Existe o segundo harmônico da corda que a gente consegue se dobrar a frequência isso daqui é o segundo modo de vibração desta corda existe também

o terceiro harmônico que tem o triplo da frequência do primeiro você vê que se formam alguns buchinhos nessa corda quando a gente produz uma onda estacionária nela ao terceiro quarto quinto vários harmônicos inclusive nós conseguimos fazer harmônico simultâneos eu posso pegar esse terceiro harmônico e juntar com o primeiro também se a gente fizer isso a gente coloca uma vibração composta isso até difícil de fazer mas quando se tocam instrumento são vários os harmônicos que se formam nele mas a onda resultante que vai se propagar pelo ar ela sempre tem a frequência do primeiro harmônico que

a frequência de menor valor que você vai encontrar na superposição das diversas vibrações que ocorrem na corda o resultado disso é sempre uma onda com a menor frequência vamos ver como isso acontece esta expressão que eu trago aqui é a velocidade das ondas numa corda a onda vai ser tão mais rápida em uma corda quanto maior for a força de tração com que você mantiver esta corda tracionada esta corda esticada Mas por outro lado a velocidade com que a onda se propaga numa corda é inversamente proporcional a raiz quadrada da tal da densidade linear da

corda o que que isso quer dizer quanto mais grossa acorda quando mais pesada mais massuda acorda mais difícil vai ser de essa onda se propagar com velocidade a uma redução na velocidade de propagação da onda nesta circunstância se você tiver uma corda mais grossa mas Douglas Dá para me mostrar experimentalmente isso vamos tentar mais uma vez eu tenho aqui um suporte onde eu deixo uma corda fixada naquela extremidade e eu vou tentar deixar essa corda bem frouxo olha veja como ela tá frouxa pouco tracionada há uma certa velocidade para onda nessa corda verifique se eu

tracionar se eu puxar com mais intensidade a corda até o suporte está vindo junto a onda fica tão rápida que mal conseguimos vê-la então a gente vê experimentalmente que quanto mais frouxa for acorda menor a velocidade com que a onda vai se propagar estes daqui são os quatro primeiros modos de vibração que podem acontecer para uma onda estacionária em uma corda que esteja presa nas duas extremidades Como que é o que acontece com violão a gente vê que todas todos esses modos de vibração acontecem simultaneamente quando a gente toca uma corda do violão com tudo

o que vai a onda resultante da sobreposição de todas essas vibrações tem a frequência deste primeiro modo veja esta corda tem um certo comprimento L mas você deve saber que quando se trata de uma onda Toda Onda tem um certo comprimento de onda o comprimento de onda é o que caracteriza o elemento repetido nela é o que eu chamo de uma barriguinha para cima com uma barriguinha para baixo então duas dessas Barriguinhas vão te dar o comprimento da onda aqui a gente Verifica que o cumprimento da onda é uma barriguinha para cima com uma barriguinha

para baixo em cada modo de vibração então nosso comprimento de onda ele é maior aqui no primeiro modo agora é interessante que você nem consegue vê-lo todo porque no primeiro modo de vibração só se forma essa uma barriguinha eu não me correto é fuso de vibração um fuso de vibração representa metade do comprimento da onda ou seja lambda sobre dois nós vamos analisar apenas este modo de vibração porque é ele que vai nos dar a frequência da nota musical se o lambda sobre dois equivale ao l então o nosso lambda vale 2l então quando nós

temos esse primeiro modo de vibração com um buchinho só com uma barriguinha só um único fuso de vibração o comprimento de onda é igual a duas vezes o comprimento na corda Mas você se lembra que o comprimento de onda é a velocidade da onda sobre a frequência é aquela famosa expressão V igual a lambda f a partir de agora nós vamos começar a brincar com as relações matemáticas se vê igual a lambda f a frequência com que a corda vai vibrar vai ser igual a ver sobre lambda Olha que interessante a frequência com que a

corda do violão vibra depende da velocidade com que ela se propaga e esta velocidade depende da Atração e da densidade por outro lado a frequência também depende depende do lambda e este lambda por sua vez depende do comprimento da corda vamos juntar tudo isso numa única expressão fazendo a substituições a gente vai encontrar né a gente conhece que a velocidade da onda igual a força de tração dividida pela densidade linear da corda que tem a ver com quanto de massa essa corda tem se ela é grossa se ela é fina a gente também sabe que

o comprimento de onda é igual a duas vezes o comprimento da corda juntamos Então essa velocidade da onda e colocamos aqui e este lambda colocamos aqui e o resultado desta substituição está aqui em cima a frequência com que a corda vai vibrar vai ser dada por essa expressão a raiz quadrada da força de tração sobre a densidade de linear dividido por 2 l onde este dois L é o dobro do comprimento do fio e aqui a gente tem a equação que caracteriza toda a Musicalidade das notas do violão isso daqui é a frequência da nota

musical para ilustrar a história da frequência da nota musical Eu Peguei emprestado o violão da minha filha está aqui é um violão infantil mas que funciona muito bem se for afinado nem sei se está afinado deixa eu ver Não muito mas a ideia é a seguinte quando a gente vai tocar uma nota o som que a gente ouve dela corresponde ao primeiro modo de vibração é a frequência com que ela vibra desta forma vou aproximar do microfone para você ouvir a vibração desta corda é interessante notar também que no violão a gente tem essa caixa

aqui que é chamada caixa de ressonância Ela deixa o som entrar e aqui no interior dela Este som é refletido e refletido várias vezes devido ao tamanho da cavidade a geometria dela de tal maneira que na hora que sai ele sai intensificado ele sai mais forte então a gente chama isso daqui de caixa de ressonância quando nós tentamos tocar um dedo um pouco mais para cá segurando o som fica mais agudo compare ou para cá [Música] que que eu estou fazendo neste caso eu estou começando a diminuir o comprimento da corda quando eu diminuo denominador

numa expressão matemática o que que acontece com o resultado aumenta o resultado então a medida que eu vou segurando a corda que a parte vibrante dela diminui e você Fala Douglas como assim quando o violonista coloca o dedo na corda e toca aqui deste lado bate na corda desse lado apenas este pedaço da corda vai vibrar Ou seja eu estou efetivamente diminuindo o comprimento vibrante dessa corda e por isso estou conseguindo um som cada vez com maior frequência mas aguda eu estou conseguindo notas musicais mas agudas a diferença entre uma nota musical e outra é

a frequência da vibração [Música] perfeito talvez você chegue e pergunte mas Douglas é Além disso eu posso mudar de uma corda para outra as cordas superiores do violão elas são cordas mais grossas cordas de maior densidade então vamos parar de mexer no comprimento da corda parou e vamos começar a mexer no valor da densidade desta corda se nós pegarmos uma corda com uma densidade menor o resultado da conta será também uma frequência maior uma corda com densidade menor seria uma corda feita de material mais leve e mais fininha é o caso da corda mais embaixo

do violão veja como o som dela é mais agudo que a primeira corda [Música] porque a diferença entre esses dois sons porque nós estamos alterando aqui a densidade linear da corda diminuindo a densidade com uma corda mais fina você consegue um som de maior frequência um som mais agudo uma nota mais aguda por outro lado e o que que acontece quando a gente mexe aqui nessas tarraxas aqui a gente consegue tracionar mais ou afrouxar a corda então aqui a gente tem até esse violão meio desafinado Sacode está desafinada [Música] Agora sim mas nós estamos aqui

para saber como ajustar um violão Vou tocar de novo a primeira coisa que é mais fácil agora eu vou afrouxar essa corda deixando ela pouco tracionada o som fica muito grave [Música] e eu vou acoxando vai ficando mais agudo [Música] percebeu que foi ficando cada vez mais agudo é assim que funciona o violão e os instrumentos musicais de corda diferenciando os cumprimentos das cordas no caso do violão a gente altera o comprimento da corda segurando aqui com a mão esquerda ou alterando a espessura da cor do material da corda essas primeiras cordas Elas têm aço

as últimas elas são de nylon num violão como este daqui e assim nós conseguimos as mais diversas notas musicais usando simplesmente cordas então num violão a gente Altera a nota musical que está tocando ou mexendo no comprimento efetivo da corda ou na força de tração ou na densidade linear da corda e aqui a gente termina esse nosso encontro musical se você gostou do vídeo deixe o seu joinha se inscreva no canal se quiser aprender um pouco mais de física ative as notificações que sempre que um novo vídeo for lançado você vai ser o primeiro a

saber te aguardo aqui em mais outras visitas estamos juntos para o que der e vier até uma próxima [Música]