Nosso aparelho auditivo distingue no som certas características, denominadas qualidades fisiológicas, que são altura, intensidade e timbre.

Altura

A qualidade pela qual diferenciamos sons graves de sons agudos é denominada altura. Ela depende apenas da frequência do som.
O som será tanto mais grave quanto menor for a sua frequência. Ela será tanto mais agudo quanto maior for sua frequência. Por exemplo, o homem costuma emitir sons entre 100 e 200 Hz,e a mulher sons entre 200 e 400 Hz. Dizemos então que a voz do homem é mais grave que a da mulher ou que a voz da mulher é mais aguda que a do homem.

Denomina-se intervalo entre dois sons de frequência f, e f, sendo(equação)
Quando (equação), os sons estão em uníssono; quando (equação), o intervalo é denominado oitava.
Em música (Veja a leitura abaixo: A escala musical) utilizam-se outros intervalos, geralmente chamados intervalos musicais. Por exemplo, o intervalo (equação) é denominado tom maior (equação) é o tom menor (equação) é o semitom etc.

Intensidade

A qualidade fisiológica pela qual diferenciamos os sons fracos dos sons fortes é denominada intensidade auditiva e sonoridade, ou ainda nível sonoro do som. Depende da energia transportada pela onda sonorae, portanto, de sua intensidade física.
A intensidade física*/de uma onda, como já definimos anteriormente, é o quociente entre a energia (equação) que atravessa uma superfície (perpendicular à direção de propagação) na unidade de tempoe a área A da superfície (figura 4).

Figura 4. A intensidade de uma onda é a medida da energia que atravessa uma superfície pela área na unidade de tempo.

*Para evitar confusão, aqui vamos chamar a intensidade da onda de intensidade física.
O quociente (equação) constitui a potência Pot da onda, isto é, (equação). Nessas condições, temos:

(equação)

No sistema internacional de Unidades, sendo (equação) medido em joules, A em m² em segundos, a unidade de intensidade física é o j/m² . Ou W/m².
A mínima intensidade física que uma onda sonora deve ter para ser audível (limiar de audição) é aproximadamente (equação). Por outro lado, se a intensidade exceder aproximadamente 1 W/m², ela provocará efeitos dolorosos (limiar da dor).
O sistema auditivo humano não é excitado linearmente pela intensidade física do som. Assim, ao se dobrar a intensidade física de um determinado som, distingue-se um som mais forte, porém não duas vezes mais intenso.
Experiências mostram que, para medir a intensidade auditiva, também denominada nível sonoro do som, deve-se utilizar uma escala logarítmica.
Considerando(equação) a menor intensidade física de som audível (geralmente adota-se (equação)intensidade física do som que se quer medir, define-se intensidade auditiva ou nível sonoro (equação) de um som como o expoente a que se deve elevar o número 10 para se obter a relação (equação) então:

Nessa fórmula, (equação) é medida em bel (simbolo B), nome dado em homenagem a Alexandre Graham Bell*, inventor do telefone.
Na prática geralmente medimos (equação) em uma unidade menor, o decibel (cB), sendo (equação)

(equação)

O som do tráfego na cidade é de 90 dB; um conjunto de rock, usando amplificador, produz intensidade audíveis de 125 dB, e o som de um avião a jato aterrissando é de aproximadamente 140 dB. Já está provado que uma exposição prolongada a níveis sonoros acima de 85 dB geralmente ocasiona uma dano permanente às estrutura auditivas do ouvinte.

A avaliação do nível sonoro de um ambiente é feita com aparelhos denominados decidelímetros.

*BELL, Alexandre Graham, (1847-1922), cientista escocês naturalizado norte-americano, fez inúmeros estudos no campo da Acústica. Sua grande contribuição para o desenvolvimento tecnológico de nossa civilização foi a invenção do microfone e, sobretudo, a do telefone.

Timbre

Quando um instrumento musical emite determinada nota, diversos sons de frequências múltiplas se superpõem para constituir essa nota. Desse sons, o de menor frequência constitui o som fundamental, e os demais, com frequências múltiplas, são os harmônicos. Assim, sendo (equação) a frequência do som fundamental, podemos ter o segundo harmônico (equação), o terceiro harmônico (equação) e assim sucessivamente. A superposição do som fundamental com os harmônicos determina a forma da onda emitida pelo instrumento, como se representa na figura 5.

Figura 5. Composição dos sons emitidos por um instrumento.

O som fundamental ou primeiro harmônico está sempre presente e é ele que determina a frequência do som emitido. Os harmônicos que acompanham o som fundamental variam de instrumento para instrumento. É essa característica que torna distintos, para o ouvinte, sons da mesma altura (mesma frequência) emitidos por instrumentos diferentes, mesmo que esses sons tenham a mesma intensidade. A essa qualidade fisiológica do som damos o nome de timbre.