Les Ondes Sonores

I) Caractéristiques : 1) Description compression dilatation Une onde sonore est une onde mécanique longitudinale de compression-dilatation à 3 dimensions. Lors du passage de la perturbation, chaque point du milieu vibre dans une direction parallèle à celle de la propagation de l’onde, créant une alternance de zones de compression et de dilatation du milieu.

2) Hauteur d’un son

3) Puissance sonore (ou puissance acoustique) La Puissance sonore ( P ) d’un émetteur s’exprime en watt ( W ). Elle ne dépend que de la source. 4) Intensité sonore

Plus on s’éloigne de la source, plus la puissance sonore émise est répartie sur une grande surface. L’intensité sonore perçue est alors plus faible lorsqu’on s’éloigne de la source. L’intensité sonore I est donc liée à la puissance sonore P de la source ainsi qu’à la surface sur laquelle se répartit cette puissance : Problème : Les valeurs d’intensités sonores se répartissent entre 10-12 et 102 W.m-2, ce qui est énorme !! Cette grandeur n’est donc pas très commode à utiliser dans la vie pratique…

Pour l’oreille humaine seuil de douleur Pour l’oreille humaine seuil d’audibilité

5) Niveau d’intensité sonore

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Savoir utiliser ce graphe : Son 50 Hz L’oreille ne peut le détecter qu’à 42dB De même un son de 80 dB et de hauteur 50 Hz ne sera perçu au niveau de l’oreille qu’avec un niveau sonore de 60 dB

II) Acoustique musicale : 1) Son pur, son complexe Son pur = son dont la perturbation varie de façon sinusoïdale amplitude temps Son complexe = son dont la perturbation est constituée de plusieurs sinusoïdes

Le diapason est un instrument qui émet un son pur. Le piano, la guitare, le violon, etc… émettent des sons complexes. 2) Analyse spectrale L’analyse spectrale est une opération qui permet de distinguer toutes les fréquences constituant un son. Le graphique obtenu par analyse spectrale, appelé spectre, est un diagramme en bâtons représentant toutes les fréquences constituant le son. Cas du diapason : Le son émis par un diapason est pur, donc sinusoïdal, donc constitué d’une seule fréquence. Le spectre du son émis par un diapason ne contient donc qu’une seule barre, correspondant à la fréquence du son émis :

Cas du son émis par une guitare : Le son émis par une guitare est complexe, son spectre contient donc plusieurs fréquences : Harmoniques Fréquence la plus basse constituant le son = fréquence fondamentale

Pour un son musical : la fréquence des harmoniques est multiple de celle du fondamental. La fréquence fondamentale est souvent notée f1 L’harmonique de rang 2 a une fréquence f2 = 2 × f1 L’harmonique de rang 3 a une fréquence f3 = 3 × f1 etc On retiendra la règle : L’harmonique de rang n a une fréquence fn = n × f1 3) Hauteur d’un son Un son complexe est périodique. Il possède donc une période correspondant à une certaine fréquence. La fréquence d’un son complexe correspond à sa fréquence fondamentale. Il convient donc de modifier une définition donnée un peu plus haut dans ce diaporama : La hauteur d’un son correspond à sa fréquence fondamentale.

La hauteur d’un son est la caractéristique qui définit la note jouée par un instrument de musique. Par exemple, un la3 a une hauteur de 440 Hz, c’est-à-dire que le son correspondant à un la3 a une fréquence fondamentale de 440 Hz. 4) Timbre d’un son Le timbre d'un son dépend du nombre d'harmoniques présents et de leurs amplitudes respectives. Le timbre est propre à chaque instrument de musique. C'est lui qui permet de différentier à l'oreille une même note jouée par des instruments différents.