O som consiste em oscilações (ondas) de pressão que se propagam através de um meio material sólido, líquido ou gasoso. O som que se propaga através do ar, ao entrar em contato com os ouvidos, causa vibrações que resultam na sensação sonora. Sons são produzidos por fontes sonoras, as quais podem ser as cordas vocais, a pele de um tambor, as cordas de um piano ou violão, etc. Sons se propagam, necessariamente, em um meio material, ou seja, o som não se propaga no vácuo. A figura abaixo mostra, esquematicamente, regiões de compressão (alta pressão) e de rarefação (baixa pressão) do ar, de forma a ilustrar uma onda sonora.
Esses termos físicos aplicam-se a qualquer grandeza física (ex. posição, pressão, campos elétrico e magnético, etc.) que oscile periodicamente. No caso do som, tais termos se referem à pressão do meio (ar, água, etc.). A amplitude (A) se refere à diferença entre os valores máximo e médio de pressão ao longo do tempo em um determinado ponto do espaço ou, alternativamente, ao longo do espaço na direção de propagação da onda, em um determinado instante de tempo. Quando a pressão varia do seu valor máximo ao mínimo retornando novamente ao máximo, diz-se que ela efetuou uma oscilação completa ou um ciclo. A distância entre dois picos de pressão na direção de propagação da onda é chamada de comprimento de onda (λ), enquanto que o tempo para que a pressão efetue esse ciclo é chamado período (T) da onda. A frequência (f) da onda refere-se ao número de ciclos realizados por unidade de tempo. A unidade 1 ciclo/segundo é denominada 1Hertz (1 Hz). Assim, um som cuja frequência é de 200Hz é uma onda periódica de pressão que completa 200 ciclos de vibração por segundo. A figura abaixo ilustra os conceitos de amplitude e comprimento de onda para os casos de duas ondas senoidais de mesma amplitude e frequências diferentes.
Os limites inferior e superior de percepção de ondas sonoras por seres humanos são, respectivamente, 20Hz e 20.000Hz (ou 20kHz). Ondas sonoras de frequências abaixo de 20Hz são denominadas infrassons, enquanto que ondas sonoras de frequência acima de 20kHz são denominadas ultrassons. A figura abaixo mostra a faixa de frequência audível, destacando a região na qual a voz humana está contida e chamando a atenção para o fato de que, à medida que se envelhece, perde-se gradualmente a capacidade de se houver sons agudos.
A velocidade de propagação do som no ar é de 340m/s à temperatura de 15°C e cresce com a temperatura seguindo a relação:
onde T é a temperatura em graus centígrados. Cabe observar que a velocidade de propagação de qualquer onda é uma propriedade do meio, enquanto que sua frequência é uma propriedade da fonte. Velocidade de propagação (c), frequência (f) e comprimento de onda (λ) estão relacionados através da equação:
A intensidade do som é uma propriedade que relacionada à potência (energia por unidade de tempo) de vibração da fonte que emite a onda sonora. A quantidade de energia transportada por uma onda é proporcional ao quadrado da sua amplitude de forma que, para um dado intervalo de tempo, quanto maior a amplitude, maior a intensidade sonora. A unidade de medida de intensidade sonora é o bel (B), mas, normalmente, utiliza-se seu submúltiplo, o decibel (dB). 1dB = 0,1B. É a intensidade do som que nos dá a sensação de volume do som. A escala abaixo mostra, à esquerda, a pressão sonora em pascais (Pa) e, à direita, a intensidade correspondente em decibéis, com nível de referência (0dB) definido como o limiar de audição humano na frequência de 1kHz.
O pitch, ou a altura de um som, se refere à propriedade do som que nos permite classificá-lo como grave ou agudo. A altura está relacionada com a frequência: quanto maior a frequência, mais agudo é o som e, quanto menor a frequência, mais grave é o som.
O timbre se refere a todas as características do som que não sejam determinadas pela intensidade, altura e duração. No caso da fala, o timbre está diretamente ligado às características do locutor. Assim, é através do timbre que se torna possível distinguir dois sons de mesma intensidade, altura e duração. Em termos da forma de onda, é o timbre que diferencia duas ondas de mesma amplitude e frequência. Dessa forma, ainda que tenham a mesma intensidade, altura e duração, os timbres das vozes de duas pessoas diferentes são diferentes, assim como são diferentes os timbres de um piano e de um violino. A figura abaixo mostra formas de onda de voz e de instrumentos de forma a ilustrar diferentes timbres.
