Como Instrumentos Criam Ondas Sonoras: Física por Família

Todo instrumento é uma máquina de vibração. O vibrador, ressonador e excitador definem a forma de onda. Aqui está a cheat sheet de física.

Cadeia Universal

Excitação → Vibração → Ressonância → Radiação → Onda de Pressão

Por Família

Família	Vibrador	Excitador	Controle de Altura	Modeladores de Timbre
Cordas (violino, violão, piano)	Corda	Arco / dedilhado / martelo	Comprimento (dedo/braço), tensão, massa	Madeira do corpo, orifício, impedância do braço
Sopros (flauta, clarinete, trompete)	Coluna de ar	Jato de ar / palheta / vibração labial	Comprimento efetivo (furos, válvulas, pistão)	Conicidade do tubo, flare da campana, material
Percussão (tambor, marimba, prato)	Membrana / barra / placa	Baqueta / martelo / mão	Tamanho, espessura, tensão	Profundidade do corpo, afinação da barra, perfil do martelo
Voz	Pre gas vocais	Pressão pulmonar	Tensão/comprimento das pregas (músculos laríngeos)	Formato do trato vocal (formantes)
Eletrônico (synth, sampler)	Oscilador (digital/analógico)	MIDI / CV / trigger	Configuração de frequência (Hz)	Forma de onda, filtro, envelope, FX
Alto-falante	Diafragma/cone	Corrente na bobina	Frequência do sinal	Gabinete, crossover, DSP

Gerando uma Forma de Onda Específica (Nível Laboratório)

Gerador de função (ex.: Rigol DG1022) → defina seno/quadrado/triângulo, 20 Hz–20 kHz.
Amplificador (mini-amp classe D).
Alto-falante calibrado (ex.: Genelec 8030) em câmara anecoica ou tratada.
Meça com mic de medição (UMIK-1) + software REW.

Criação Digital (DAW / Código)

// Python + numpy → WAV import numpy as np, scipy.io.wavfile as wav fs = 48000 t = np.arange(fs*2)/fs sig = 0.5*np.sin(2*np.pi*440*t) # A4 seno wav.write('A4.wav', fs, (sig*32767).astype(np.int16))

Seja arqueando uma corda ou escrevendo loop de seno, o resultado são ondas de pressão. A arte está no modelar.