Eventos do Instituto Federal do Espírito Santo, 8ª Semana da Matemática do Ifes

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Matemática e Música: uma análise a partir da Série de Fourier

Bianca Pina Bello, Juliana Marcarini Carloni, Emanuelle Ladaim Freire, Luísa Gonzaga Barcelos, Maria Alyce de Jesus, Douglas Araujo Victor, Michel Guerra de Souza

Última alteração: 2019-05-31

Resumo


“Som é simplesmente uma onda de pressão”. Essa afirmação feita para alunas que recentemente estudaram as funções trigonométricas no segundo ano do ensino médio - cujas expressões descrevem ondas senoidais - despertou a curiosidade em esclarecer qual a associação delas com a representação matemática do som. Na busca por tal descoberta, as autoras foram apresentadas, além da descrição matemática da onda sonora, à argumentação matemática e física envolvendo as escalas musicais.
A presente apresentação foi desenvolvida por cinco alunas que, atualmente, cursam o 3º ano do Ensino Médio, e aborda desde questões mais acessíveis ao nível atual de conhecimento das estudantes, como termos relativos ao trato de ondas (frequência e amplitude, por exemplo) e noções primárias sobre teoria musical, a questões que exigiram um esforço extra, mais especificamente com relação às noções intuitivas sobre Análise de Fourier.  Tal trabalho tem como objetivo, além de acrescentar cultura matemática às autoras, apresentar aplicações da disciplina à tecnologia, de forma que tenham relação direta com o conteúdo elementar e curricular visto em sala de aula.
Em meados do século XVII, foi descoberta uma poderosa ferramenta que possibilitou um melhor entendimento da natureza da música: o matemático francês Joseph Fourier provou matematicamente que qualquer forma de onda, independente da sua origem, é um somatório de ondas senoidais e cossenoidais de diferentes frequências, amplitudes e fases. Tal descoberta se mostrou útil nas mais diversas áreas, como em alguns tipos de representação digital de áudio. Neste trabalho, será mostrado que, como uma onda sonora é uma composição de várias frequências, ela pode ser estudada segundo as transformadas de Fourier, que é a ferramenta a partir da qual matemáticos e engenheiros “entendem” o som.
Assim, o trabalho visa a abordar as séries de Fourier e fazer uma conexão entre a Matemática e a Música, de forma lúdica e acessível aos alunos secundaristas, expondo a parte matemática que está por trás do funcionamento das ondas sonoras, utilizando-se de ferramentas básicas necessárias para a interpretação da série de Fourier. A apresentação também será abrangente às aplicações práticas, trazendo exemplos de situações cotidianas onde cabe o uso das Séries de Fourier.