A harmonia entre a música e a física: uma sinfonia interdisciplinar

A música, além da sua capacidade de emocionar e entreter, carrega em sua estrutura princípios fundamentais de diversas outras áreas do conhecimento humano, dentre elas a física. 

No artigo “Ritmos e Frações: como usar a música para aprender matemática“, apresentamos uma associação direta do Ritmo musical com a matemática através das frações. Da mesma maneira, a física e a música estão intrinsecamente associadas através das ondas sonoras. Essa relação oferece uma oportunidade única para educadores explorarem conceitos físicos através da arte. Mas como isso acontece?

A música, em sua essência, é uma manifestação de ondas sonoras que viajam pelo ar até alcançar os nossos ouvidos, mas a sua percepção e audição só acontece no nível biológico, como explicado no artigo “Música e Biologia: uma relação improvável“. Essas ondas são caracterizadas por propriedades físicas como frequência, amplitude e timbre, que correspondem, respectivamente, à percepção de altura, volume e ‘cor do som’. O ramo da física que estuda o som chama-se acústica. 

Uma atividade pedagógica para a compreensão de frequência para a percepção do som é a “Orquestra de Copos de Água”. Através do simples ato de bater em copos de vidro cheios de água mas em quantidades diferentes, os estudantes podem observar como variações na quantidade alteram a frequência do som produzido, resultando em diferentes alturas sonoras. 

Essa atividade oferece também a oportunidade dos alunos medirem e registrarem as frequências dos sons produzidos, utilizando um afinador ou aplicativo de smartphone. Esta etapa introduz uma aplicação prática de medição, reforçando a compreensão de que a altura do som é determinada pela frequência das ondas sonoras, que pode ser quantificada em Hertz (Hz). 

A atividade “Visualizando Amplitude e Volume” oferece uma abordagem prática e interativa para o entendimento dos conceitos de amplitude e volume. Utilizando um alto-falante, um gerador de frequência sonora, um microfone e um osciloscópio ou software de visualização, os alunos têm a oportunidade de observar em tempo real como variações na amplitude das ondas sonoras afetam o volume do som percebido. 

Ao iniciar com um som de frequência constante e aumentar gradualmente sua amplitude, os alunos visualizam a expansão da altura da onda sonora na tela, correlacionando-a diretamente com o aumento do volume. Esta representação visual não apenas solidifica o entendimento de que a amplitude está diretamente ligada à energia e ao volume do som, mas também destaca a distinção entre os conceitos de altura e volume sonoros.  reforçando a aprendizagem através da observação e da experimentação.

A atividade “Galeria Sonora” é uma abordagem inovadora para desvendar o mistério do timbre, a característica que dá ao som sua “cor” única, permitindo-nos distinguir, por exemplo, os instrumentos, mesmo quando produzem a mesma nota. Com o auxílio de áudios disponíveis na internet, deve-se reproduzir os sons de diversos instrumentos musicais, todos tocando a mesma nota, mas sem revelar aos alunos quais instrumentos estão sendo ouvidos.

Eles são desafiados a descrever as qualidades sonoras de cada gravação e tentar identificar os instrumentos. Com o auxílio de softwares de análise de áudio, os alunos podem visualizar o espectro harmônico dos diferentes instrumentos, compreendendo como a física explica a riqueza tímbrica do que eles ouvem, a riqueza timbrística da música.

Além das atividades descritas acima, várias outras podem ser criadas como a construção de instrumentos e caixas acústicas de papel, a replicação de timbres da natureza através dos instrumentos musicais usando softwares de edição musical, a criação de novos timbres, entre outras. Não há limites. 

O físico Albert Einstein (1879–1955) era um violinista apaixonado que frequentemente discutia a relação entre música e física. Ele afirmou: “Se eu não fosse físico, eu provavelmente seria músico. Eu penso em termos de música. Vejo minha vida em termos de música.” Einstein acreditava que a música e a ciência eram duas formas de explorar a harmonia do universo, uma perspectiva que ilustra a profunda conexão que ele sentia entre suas paixões científicas e musicais.