por Luis Llerena
Palhinha-apito
A química dos instrumentos musicais
À primeira vista, parece haver pouca relação entre a química e os instrumentos musicais... o que só torna mais divertido fazer um programa a provar o contrário! Não interessa se são instrumentos de corda, de sopro, ou de percussão: tanto a sua durabilidade como a qualidade do som que produzem dependem fortemente dos materiais que os constituem. Um dos exemplos mais conhecidos da relação entre a qualidade do som e a química são os famosos violinos Stradivarius, considerados os melhores violinos de sempre. O som único destes violinos parece estar ligado ao tratamento químico da madeira e, sobretudo, às características do verniz utilizado no acabamento. O polimento final dos instrumentos musicais foi sempre uma ciência... química, já que se baseia em tintas, vernizes e corantes. Mas é a moderna técnica de eletrodeposição que garante o melhor aspeto e qualidade de som dos instrumentos: permite recobrir as superfícies com finíssimas camadas de cobre, prata, ouro e níquel, em várias combinações, a partir de uma solução com iões destes metais e por aplicação de corrente elétrica – que neutraliza a carga dos iões e força a sua deposição como sólidos. Nos instrumentos de corda, a química aparece de novo...nas cordas! Até final do século dezanove, as cordas de guitarra eram feitas de biopolímeros obtidos a partir dos intestinos de animais – o “catgut” também utilizado em cirurgia. Eram cordas difíceis de fazer, muito sensíveis à humidade, e que facilmente desafinavam. As cordas de polímeros sintéticos – como o nylon – surgiram como uma alternativa económica: são cordas resistentes à humidade e que não desafinam. Mas as cordas mais apreciadas são as cordas metálicas, por produzirem um som muito claro e intenso. A sua estrutura – um fio metálico que se enrola em torno de outro – contribui para a boa qualidade sonora. O problema destas cordas é que os metais são
sensíveis à corrosão – uma reação química muito facilitada pelo suor das mãos e que degrada a qualidade do som produzido. Atualmente, a solução parece estar encontrada: proteger as cordas metálicas com uma finíssima cobertura de polímeros ou utilizar a química dos metais para produzir ligas metálicas resistentes à corrosão. A música e a química juntas, em perfeita harmonia!
Para saber mais A ciência dos instrumentos musicais está, acima de tudo, no material que os constitui. A música é por isso uma plataforma de inovação no que diz respeito à ciência dos materiais, na qual a química assume um papel muito importante. Uma das classificações mais antigas dos instrumentos musicais advém da cultura chinesa, que ainda hoje organiza os instrumentos com base no material de que são feitos, existindo oito categorias distintas: metal, pedra, seda, cabaça, barro, pele, madeira e bambu. Na cultura ocidental, e por herança greco-romana, os instrumentos são classificados de acordo com a forma como são tocados: instrumentos de corda, de sopro ou de percussão. As orquestras tradicionais adotaram uma variante desta classificação e voltam a dar ênfase aos materiais, sendo os instrumentos divididos em cinco categoriais: cordas, madeiras, metais, percussão e instrumentos de teclas. O curioso nesta classificação é que alguns instrumentos, como por exemplo a flauta transversal, atualmente produzida em metal, pertence à secção das madeiras. A escolha de um material para construir um instrumento musical está associada às suas propriedades acústicas, à facilidade de ser trabalhado, às qualidades estéticas do material, assim como à sua disponibilidade e preço. Assim, por exemplo, as flautas transversais para estudantes são feitas à base de alpaca, uma liga metálica composta de cobre, níquel e zinco. No entanto, a maior parte
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das flautas exibem na sua composição ligas metálicas de prata e até mesmo ouro, ao qual é associado um timbre quente! As ligas metálicas são um exemplo da magia que a química é capaz de fazer. Através da mistura de dois ou mais elementos químicos (sendo que, pelo menos, um deles é um metal), é possível obter um composto com propriedades diferentes das apresentadas pelos elementos que estão na sua origem. Por exemplo, o ouro utilizado para joalharia não é mais que uma liga metálica de ouro à qual foi adicionada prata e cobre para melhorar propriedades como brilho e dureza. Além de desenhadas de acordo com as propriedades que se pretendem obter, as ligas metálicas são também importantes no aspeto económico, uma vez que a utilização de metais puros seria muito mais dispendiosa em qualquer processo industrial. Voltando à música, o bronze (uma liga de cobre e estanho) foi a primeira liga a ser utilizada pelo Homem (a sua utilização remonta à pré-história) e terá sido a primeira liga metálica a ser utilizada em instrumentos musicais. As suas características acústicas e a sua resistência à corrosão fazem desta liga um material excelente para o fabrico de instrumentos, sendo utilizada em sinos ou em instrumentos de sopro. Podemos também encontrar ligas metálicas nas cordas dos instrumentos, uma vez que proporcionam uma maior flexibilidade e uma maior proteção à corrosão do que no caso dos metais puros. Assim, são utilizadas desde ligas tradicionais de aço inoxidável, a ligas de níquel, até às mais recentes ligas de níquel e titânio – a excelência em termos acústicos e de resistência à corrosão. São as notas da química a permitir desenvolver novas melodias! Paulo Ribeiro Claro Departamento de Química e CICECO Universidade de Aveiro (Projeto “A Química das Coisas”)
B.I dos Objetos Theremin
O que preciso? - 1 Palhinha - 1 Tesoura Como fazer? 1. Pegar numa palhinha e vincar uma das pontas de forma a tornar a palhinha achatada (em cerca de 2 cm), tal como ilustrado na figura a. 2. Com a tesoura cortar os cantos vincados da palhinha (figura b). 3. Prender a parte achatada da palhinha entre os lábios. 4. Soprar até obter um som. 5. Cortar um pedaço da palhinha e soprar de novo, tal como ilustrado na figura c. 6. Repetir o passo anterior até ao fim da palhinha.
(a)
(b)
(c)
O que acontece? O som é a propagação de uma compressão mecânica (onda sonora) em meios materiais (sólidos, líquidos e gasosos). Quando sopramos, sentimos nos lábios a vibração da palhinha e ouvimos um som estridente. A energia é transferida do fluxo de ar que produzimos para as partes móveis da palhinha, fazendo-as vibrar. Esta vibração, por sua vez, é comunicada ao ar próximo das estruturas vibrantes. O interior da palhinha é uma cavidade ressonante que permite obter sons com frequências diferentes consoante o tamanho desta. Uma palhinha mais comprida amplifica as ondas de menor frequência e o som resultante é mais grave; à medida que se corta a palhinha a onda amplificada terá maior frequência e por isso o som que se obtém é cada vez mais agudo. A onda mecânica propaga-se no ar até aos nossos ouvidos onde irá fazer vibrar o tímpano, o martelo, o estribo e a bigorna. Estas perturbações são depois convertidas em impulsos elétricos que chegam ao cérebro.
Barbara Buchholz por Gregor Hohenberg
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Experimentandum
Nome: Theremin Inventor: L. Theremin Data de nascimento: 1920 Nacionalidade: Rússia Historial Em 1920, L. Theremin inventou o primeiro instrumento musical eletrónico, dando-lhe o seu nome. Theremim apresenta dois osciladores de alta frequência que produzem corrente elétrica da mesma frequência quando não existe nenhum objeto perto da antena e toca-se com as duas mãos. Quando uma das mãos está perto da antena é alterada a frequência de um dos osciladores. Se a mão estiver muito perto a alteração é maior, a nota emitida depende dessa relação. No entanto, a sonoridade depende da proximidade da outra mão à espiral, que se encontra do lado oposto ao da antena. Quando aproximamos a mão à espiral reduzimos o efeito do amplificador, funcionando como um controle de volume. Os tereministas são indivíduos que tocam músicas com o Theremim. Bandas com os Beach Boys e Ike & Tina Turner usaram-no nas gravações de: “Good Vibrations” e “Nutbush City Limits”, respetivamente. Os instrumentos eletrónicos modernos produzem as frequências desejadas de formas mais diretas do que usando diferenças de tons entre duas frequências de rádio, como no caso do Theremin.
Ciência na Agenda
28 jan
21h15 Quintas da Ria III – “Turismo hoteleiro nas
29 jan
21h30 Cafés de Ciência | Conversas com Luz – “Luz
30 jan
15h00 Todos ao Ensaio! – “Cordas, para que vos
07 fev 14 fev
SÁBADOS DE MÚSICA & CIÊNCIA, COM CONCERTO MARCADO 15H00 >16H15 Apreciar a música com curiosidade científica; perceber melhor os instrumentos; experimentar sons alterando: materiais, forças, fôlegos, caixas de ressonância e tempos… e ainda rir muito pelo meio, até terminarmos como “virtuosas e virtuosos solistas” num Concerto Científico é Desafio grande que chegue, não?! 30 JANEIRO’16 | Cordas, para que vos quero! 20 FEVEREIRO’16 | Soprando melodias 12 MARÇO’16 | Pratos, caixas, baquetas e que mais?! 16 ABRIL’16 | Afinando a voz 14 MAIO’16 | As modernices da música 25 JUNHO’16 | Tudo em harmonia 01 JULHO’16 | Concerto Horário 15h00>16h15 Local Fábrica Centro Ciência Viva de Aveiro Público-alvo crianças dos 6 aos 12 anos Bilhete 5€ por criança Inscrição obrigatória 234 427 053 ou fabrica.cienciaviva@ua.pt
margens da Ria”, na Fábrica Centro Ciência Viva de Aveiro. nas telecomunicações”, com Paulo André, no Hotel Moliceiro. quero!”, na Fábrica Centro Ciência Viva de Aveiro.
11h00 Clube do cientista – “Laboratório de plasticina”, no Aveiro Center.
12h30 Babysitting de ciência – Especial Dia dos >17h00 Namorados, na Fábrica Centro Ciência Viva
de Aveiro.
Fábrica Centro Ciência Viva de Aveiro 2016