Rappel : émission d'un son
Un objet qui vibre est capable d'émettre un son.
Un milieu matériel est nécessaire à la propagation d'un signal sonore (il ne peut se propager dans le vide). La vibration produite par le signal sonore se propage de proche en proche dans le milieu matériel qui doit être "élastique".
La vitesse de propagation d'un signal sonore est d'environ 340 m/s à une température de 20°C (elle est de 1500 m/s dans l'eau et de 5500 m/s dans l'acier).
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Définition : pression acoustique
Une source sonore est capable de créer des ondes de pression de l'air et de dépression qui se propagent à vitesse constante.
Si on observe ce qui se passe en un point, à une certaine distance de la source sonore, on constate le passage des surpressions et des dépressions au même rythme que la vibration de la source.
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Plus l'amplitude de la pression acoustique est grande et plus le son est fort.
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Définition : période et fréquence
La hauteur d'un son correspond à sa fréquence : la fréquence, notée " f ", d'un signal sonore est le nombre d'oscillations du signal en une seconde.
Elle s'exprime en Hertz de symbole Hz.
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La période, notée " T ", d'un signal sonore correspond à la durée d'une oscillation du signal. Son unité est la seconde dans le système international d'unités.
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Il existe la relation suivante entre la période (en seconde) et la fréquence (en Hertz) d'un signal périodique :
\(f = \frac{1}{T}\) | \(T = \frac{1}{f}\) |
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Le timbre d'un son correspond à la perception auditive que l'on a d'un son émis à la même fréquence par des instruments de musique différents.
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La longueur d'onde « lambda » \(\lambda\) d'une onde sonore est la distance parcourue par cette onde sonore en une période.
Son unité est le mètre.
Il existe les relations suivantes entre la période « T », la vitesse « v » de propagation de l'onde sonore, la longueur d'onde ou la fréquence « f » de l'onde sonore :
\(\lambda = c \times T\) | \(c = \lambda \times f\) |
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L'oreille humaine perçoit des sons de fréquences comprises entre 20 Hz et 20 000 Hz.
Les infrasons ont une fréquence inférieure à 20 Hz et les ultrasons, une fréquence supérieure à 20000 Hz.
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Complément : spectre d'un son
exemple de son pur | exemple de son complexe |
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Le spectre de fréquence d’un son pur (ou son simple) n’est composé que d’un seul pic qui correspond à la fréquence du mode de vibration fondamentale (ou simplement fréquence fondamentale).
Le spectre de fréquence d’un son complexe est composé de plusieurs pics correspondants à la fréquence du mode fondamental et celles de ses harmoniques qui sont des fréquences multiples de la fréquence fondamentale.
Chaque mode de vibration est représenté par un segment de droite dont l'abscisse donne la fréquence du mode et dont la hauteur du pic est proportionnelle à l'intensité (ou amplitude) du son.
Le « premier pic » qui correspond à la fréquence la plus petite correspond à la fréquence fondamentale.
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