Chapitre 7 : Les ondes sonores⚓︎
I - Emission et propagation d'un son⚓︎
A savoir
Emission d'un son⚓︎
Un son est créé par la mise vibration rapide d'un objet comme les cordes d'une guitare, les lames de métal d’un diapason ou la membrane d’un haut-parleur.
Cette vibration est souvent de très faible amplitude et provoque des sons de faible intensité : dans la plupart des cas une caisse de résonance associée à l’émetteur permet d’amplifier le son.
Propagation d'un son⚓︎
Le son se propage depuis de la source qui l'a créé jusqu’au récepteur qui la perçoit (l'oreille le plus souvent).
L‘onde sonore est transmise de proche en proche par la mise en vibration des molécules ou des atomes qu’elle traverse.
Une onde sonore nécessite un milieu matériel (de la matière) pour se déplacer : ce milieu peut être l'air, l’eau, un métal …. Dans le vide (absence de milieu matériel), le son ne peut pas se propager.
Vitesse du son⚓︎
Dans un milieu donné, le son se propage avec une vitesse (aussi appelée célérité) qui dépend de la nature de ce milieu : dans l'air, vers 20 °C, la célérité du son est voisine de \(340 m.s^{-1}\).
Le son se propage plus vite dans les milieux solides que dans les milieux liquides et que dans les milieux gazeux (comme l’air).
| Milieu | Vitesse du son (\(m.s^{-1}\)) |
|---|---|
| Air | 340 |
| Eau | 1450 |
| Glace | 3200 |
| Verre | 5300 |
| Acier | 5750 |
II - Période et fréquence d'un son⚓︎
A savoir
Un signal sonore est périodique s’il se répète identique à lui-même à intervalles de temps réguliers : il peut être alors caractérisé par sa période et sa fréquence.
La période T (en secondes s) est la durée du motif élémentaire.
La fréquence \(f\) (en hertz Hz) correspond au nombre de motifs élémentaires par seconde.
La période et la fréquence sont liées par la relation :
III - Perception d'un son⚓︎
A savoir
Hauteur d'un son⚓︎
La hauteur d’un son est la perception liée à la fréquence \(f\) de l’enregistrement sonore :
-
Plus la fréquence est élevée plus le son est aigu.
-
Plus la fréquence est basse plus le son est grave.
-
Deux sons de même hauteur ont la même fréquence f et donc le même période T.
Les être humains peuvent percevoir les sons dont la fréquence est comprise entre 20Hz et 20000Hz.
Timbre d'un son⚓︎
Le timbre d’un son est la perception sonore liée à la forme de la courbe de l’enregistrement sonore.
C’est ce qui permet de distinguer des sons de même hauteur mais produits par des émetteurs différents.
Intensité d'un son⚓︎
L’intensité d’un son est la perception sonore liée à l’amplitude de l’enregistrement sonore (maximum atteint par la courbe représentative)
Plus l’amplitude de l’enregistrement est grande plus le son est fort.
Pour caractériser un son, on mesure le niveau d’intensité sonore L, en décibels (dB), avec un sonomètre.
Le niveau d’intensité sonore permet de classer les sons en fonction de leur danger potentiel pour l’oreille.
