Physique des sons et acoustique.

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1 Physique des sons et acoustique

2 Programme de TS, enseignement de spécialité

3 physiologiques d'un son ;
Aspects physiques et physiologiques d'un son ; acoustique musicale

4 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

5 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 ( ) rôle de l'élasticité dans la propagation sonore Bernouilli D. ( ) théorie cinétique des gaz d'Alembert ( ) traité de l'équilibre et du mouvement des fluides (1744) Savart ( ) hauteur du son, inventeur du sonomètre Helmholtz ( ) timbre du son, harmoniques Rayleigh ( ) théorie du son (1895) au XXème siècle: développement de l'électroacoustique

6 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:

7 2- Différentes vitesses
2-1- vitesse d'agitation thermique théorie cinétique des gaz (Maxwell-Boltzmann) <v> f(v) v fmax v* u

8 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.

9 pour un gaz parfait:

10 3- Intensité (physique) sonore
 puissance acoustique surfacique, instantanée ou moyenne

11 4- Niveaux acoustiques niveau de X1 / à X2 : niveau acoustique relatif: niveau acoustique absolu: I0 = W/m² p0 = 2 x 10-5 Pa

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13 II- Aspects physiologiques du son
1- Limites de l'audition

14 pertes d'audition en fonction de l'âge

15 2- Sensation d'intensité – Niveaux physiologiques

16 3- Sensibilité différentielle d'intensité
4- Sensibilité différentielle de fréquence

17 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

18 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

19 7- Le sonomètre

20 8- Dangers / audiométrie

21 III- Eléments d'acoustique musicale
1- Hauteur intervalle musical des fréquences N1 et N2: hauteur absolue d'un son pur: hauteur relative: octave: savart:

22 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

23 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 ( ) ou gamme naturelle gamme à tempérament égal

24 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

25 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

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