Como funciona uma gaita? (parte 1)

Como um graduando em física, sempre olho o mundo querendo saber os conceitos físicos que estão envolvidos em cada acontecimento. E, como qualquer pessoa, eu amo música. Como disse no post de estreia deste blog, o que mais me fascina no Blues é a harmonia envolvida na relação de cada instrumento usado, e a importância de cada um na música. É importante os músicos saberem como seus instrumentos funcionam, agrega no conhecimento. A música é som, e som tem conceitos físicos bem interessantes. Por exemplo, você sabe como o som é formado? Por que as palhetas têm tamanhos diferentes? Supondo que você tenha respondido "Não. Como é? Por que?", eu te digo.

O som é uma onda de pressão (Fonte:
http://www.prof2000.pt/users/eta/ruido.htm)

Ondas são fenômenos que transportam energia sem transportar matéria. O som é uma onda mecânica, como as ondas em um lago, que se formam devido à variações de pressão no ar. Essas variações transportam energia, e essa energia flui à medida que a onda se propaga, até chegar aos nossos ouvidos internos, interagirem com os tímpanos e gerar estímulos nervosos que nos dão a sensação de som (aqui também tem biologia envolvida, logo, para não me atrapalhar, vou deixar os detalhes de lado). Logo, uma corda de violão, ao ser tocada, começa a vibrar e a empurrar uma camada de ar, que empurra a próxima camada, e empurra a próxima camada, que emp... E isso gera o som que ouvimos. Enfim, como este blog é sobre gaitas (a maior parte dele), o som é produzido da seguinte forma neste instrumento: ao soprar um orifício, por exemplo, o ar não tem muitas opções de por onde sair, já que o pente é tampado na outra extremidade, oposta ao orifício; só há duas saídas: pelo vão onde está a palheta superior e pelo vão onde está a palheta inferior. Essas palhetas não se encontram presas com a mesma orientação nas placas. A palheta superior está rebitada na parte interna da placa de vozes superior, e a inferior está rebitada na parte externa da placa de vozes inferior. Se você já tiver aberto a sua gaita, já notou isso. Mas isso é só para diferenciar qual que é a placa soprada e aspirada? Não, isso tem uma função bem importante. Se você notar, as pontas das palhetas, geralmente, ficam um pouquinho afastadas do vão. Isso ocorre porque, por exemplo, ao soprar no orifício, o ar não vibrar as duas palhetas de uma vez e acabar formando um som diferente. Ao passar por esse pequeno vão, o ar desloca muito pouco a palheta inferior, que está do lado de fora da placa de vozes. A palheta superior, em contrapartida, fica no meio do caminho do ar. Por isso, o ar tem que "empurrar" a palheta até ter espaço suficiente para escapar para fora do pente. Mas a palheta, assim como um elástico que é esticado, quando é empurrada para fora pelo ar, tende a querer voltar a sua posição inicial, de repouso, e assim volta para esta posição. O ar, que ainda não terminou de escapar, volta a empurrar a palheta para fora, e a palheta volta para à posição inicial, e assim fica até todo o ar sair. Esse movimento de sobe-e-desce da palheta por causa do empurrão do ar é análoga à vibração da corda do violão que eu citei acima. A palheta começa a vibrar, e essa vibração, assim como a corda, empurra uma camada de ar, que empurra a próxima camada, e empurra a próxima camada, que emp...

Em termos mais técnicos, o ar oferece energia para a palheta, que armazena essa energia em forma de energia potencial elástica, um tipo de energia que a qualquer momento pode ser convertida em energia cinética, que faz a palheta voltar à sua posição inicial. Porém, ela simplesmente não volta a essa posição e para. Como ela ainda se move, ela passa da sua posição de relaxamento e começa a armazenar a energia cinética em potencial elástica novamente, porém não saindo do orifício onde o ar tá sendo soprado, e sim para dentro dele, até parar e tentar voltar à sua posição inicial novamente, onde o ar volta a empurrar a palheta para fora (Imagine você no topo de uma rampa de skate, prestes a descer. Quando você começa a descida, você ganha velocidade até chegar na base da rampa. Ao chegar lá, você estará com uma certa velocidade, ou seja, com energia cinética. A partir desse ponto, por ainda ter energia, você continua seu movimento, agora subindo a rampa, até parar lá em cima e começar a descer... Essa é uma analogia ao caso da palheta, porém aqui a energia potencial envolvida é a gravitacional). Essa movimentação, transferência e transformação de energia ocorre até não ter mais ar para empurrar a palheta e até essa energia cinética da palheta ser dissipada para o ar em forma de... som. Parte dessa energia já é transportada em forma de som a partir do momento em que a palheta começa a vibrar, porém o ar soprado sempre fornece um pouquinho a mais de energia para que a palheta continue vibrando, e, assim, fazendo o maravilhoso som que a gaita tem.

Processo de vibração da palheta (neste caso, soprada). O ar empurra a palheta, que tende a voltar a sua posição de repouso, e começa a vibrar. Esse ciclo acontece até toda a energia cinética da palheta ser dissipada por atrito e transferida para o ar em forma de onda sonora.

A mesma coisa acontece quando você aspira uma nota, porém, em vez do ar vir de dentro do orifício e empurrar a palheta para fora do orifício, ele vem de fora e a empurra para dentro, e o mesmo processo de vibração e produção de som ocorre. A palheta superior, que está para dentro do pente, se desloca muito pouco, enquanto que a inferior fica no caminho do ar, é empurrada para dentro e começa a vibrar.

Não entrei em muitos detalhes para não ficar uma coisa tediosa. Os termos físicos geralmente não são muito atrativos, mas depois de entendê-los, tudo fica lindo, vai por mim.

Bem, por hoje é só. Qualquer dúvida, deixe um comentário que eu respondo.
No próximo post continuarei a explicar o funcionamento da gaita. Até lá!