Physique des sons et acoustique
Programme de TS, enseignement de spécialité
physiologiques d'un son ; Aspects physiques et physiologiques d'un son ; acoustique musicale
2 aspects du son: 1- aspect physique ou objectif dépend de paramètres liés à la source sonore et au milieu de propagation son vibration acoustique 2- aspect physiologique ou subjectif correspond à l'interprétation du phénomène physique par le système sensoriel son sensation auditive
HISTORIQUE à l'origine: étude des sons musicaux jusqu'au XVIIème s. "musique", totalement empirique développement théorique puis expérimental aux XVIIIème et XIXème s. Newton (1642-1727) rôle de l'élasticité dans la propagation sonore Bernouilli D. (1700-1782) théorie cinétique des gaz d'Alembert (1717-1783) traité de l'équilibre et du mouvement des fluides (1744) Savart (1791-1841) hauteur du son, inventeur du sonomètre Helmholtz (1821-1894) timbre du son, harmoniques Rayleigh (1842-1919) théorie du son (1895) au XXème siècle: développement de l'électroacoustique
I- Aspects physiques du son 1- Mécanisme de propagation nécessité d'un milieu matériel élasticité cas idéal de propagation d'une onde plane dans un fluide:
2- Différentes vitesses 2-1- vitesse d'agitation thermique théorie cinétique des gaz (Maxwell-Boltzmann) <v> f(v) v fmax v* u
2-2- vitesse particulaire ou vitesse acoustique 2-3- célérité, vitesse du son c ne dépend que du milieu de propagation (nature, température,…) ; elle est indépendante de l'énergie initiale de la perturbation.
pour un gaz parfait:
3- Intensité (physique) sonore puissance acoustique surfacique, instantanée ou moyenne
4- Niveaux acoustiques niveau de X1 / à X2 : niveau acoustique relatif: niveau acoustique absolu: I0 = 10-12 W/m² p0 = 2 x 10-5 Pa
II- Aspects physiologiques du son 1- Limites de l'audition
pertes d'audition en fonction de l'âge
2- Sensation d'intensité – Niveaux physiologiques
3- Sensibilité différentielle d'intensité 4- Sensibilité différentielle de fréquence
5- Effet de masque fréquence du son masquant: f = 1200 Hz niveau dont il faut augmenter le son masqué pour qu'il ait le même niveau physiologique qu'en l'absence de masque
constante de temps de l'appareil auditif: 6- Effet de la durée des sons constante de temps de l'appareil auditif: 100 ms < t < 200 ms
7- Le sonomètre
8- Dangers / audiométrie
III- Eléments d'acoustique musicale 1- Hauteur intervalle musical des fréquences N1 et N2: hauteur absolue d'un son pur: hauteur relative: octave: savart:
2- Gamme suite de notes comprises dans l’intervalle d’une octave définie par: la fréquence exacte de chacune des notes la rapport de fréquences entre notes consécutives ou 2-1- Deux types de gammes gamme diatonique Do Ré Mi Fa Sol La Si Do T T t T T T t
gamme chromatique notes altérées: Do Ré Fa Sol Do # Sol b nouveaux intervalles: demi-ton chromatique, entre 2 notes du même nom demi-ton diatonique, entre 2 notes de nom différent 2-2- Les principales gammes gamme de Pythagore (6ème s. av J.C.) gamme de Zarlino (1517-1590) ou gamme naturelle gamme à tempérament égal
2-3- Hauteur absolue des notes 18ème s. note de référence: la3 1859 par décret: la3 435 Hz (en France) 1953 conférence internationale: la3 440 Hz en pratique: la3 moyen d'orchestre ~ 444 Hz
3- Timbre qualité permettant de distinguer un son parmi d'autres ayant la même intensité et la même hauteur. facteurs: harmoniques: nombre intensité relative domaine de fréquences concerné partiels transitoires conditions d'écoute