Les caractéristiques des ondes sonores

Fréquences sonores audibles

Les êtres humains entendent entre 20 Hz et 20 kHzLes êtres humains entendent entre 20 Hz et 20 kHz

Un son est caractérisé par sa fréquence

● Une onde sonore de basse fréquence est perçue grave

● Une onde sonore de haute fréquence est perçue aigue

● La note perçue correspond à la fréquence de l'onde sonoreex : le La de référence dit La 440 correspond à une onde sonore de 440 Hz (l'écouter)

Un son est caractérisé par sa fréquence

● Mais la fréquence ne suffit pas à caractériser un son :

Régler le synthétiseur comme ci-dessus et observer l'oscilloscope lorsque vous jouer toujours la même note mais en choisissant sinus, carré et triangle.

Il existe des sons simples et des sons complexes

t (ms)2 4 6 8 10

s (V)

-2

-1,5

-1

-0,5

0

0,5

1

1,5

2

Son purSon pur

sons complexessons complexes

Comment décrire un son complexe ?

Un son complexe peut être perçu comme la somme de plusieurs sons purs.

Exercices :● « Jouer » avec ce simulateur. Ajouter des fréquences et

écouter comment le son est modifié. Rq : si ça ne marche pas, essayer ce simulateur en anglais.

● Dans l'onglet « jeu », essayer d'atteindre le niveau le plus difficile

Comment décrire un son complexe ?

Un son complexe peut être perçu comme la somme de plusieurs sons purs.

Les différentes fréquences qui constituent un son complexe peuvent être représenter sur un spectre

Les différentes fréquences qui constituent un son complexe peuvent être représenter sur un spectre

Analyse spectrale

La première fréquence correspond à la note jouée, c'est la hauteur

La première fréquence correspond à la note jouée, c'est la hauteur

Les suivantes sont les harmoniquesLes suivantes sont les harmoniques

Analyse spectrale

La première fréquence correspond à la note jouée, c'est la hauteur

La première fréquence correspond à la note jouée, c'est la hauteur

Les suivantes sont les harmoniquesLes suivantes sont les harmoniques

Le nombre et l'amplitude des harmoniques constitue le timbre

Le nombre et l'amplitude des harmoniques constitue le timbre

Analyse spectralePour un son issu d'un instrument naturel, toutes les harmoniques sont des multiples du fondamental :Ici, fondamentale, f1 = 588 HzHarmoniques :● f2 = 1176 = 2 x 588 Hz = 2xf1● f3 = 1764 = 3 x 588 Hz = 3xf1

Pour un son issu d'un instrument naturel, toutes les harmoniques sont des multiples du fondamental :Ici, fondamentale, f1 = 588 HzHarmoniques :● f2 = 1176 = 2 x 588 Hz = 2xf1● f3 = 1764 = 3 x 588 Hz = 3xf1

Timbre d'un instrument

Deux instruments différents jouant la même note se distinguent par leur timbre

Deux instruments différents jouant la même note se distinguent par leur timbre

Applications

●Exercices 16 p52 & 25 p54

Un son est caractérisé par son amplitude

● Un son « fort » est caractérisé par une grande amplitude de l'onde sonore

● Un son « faible » est caractérisé par une petite amplitude de l'onde sonore

● Mais l'intensité sonore ne suffit pas à caractériser la sensation de faible ou fort :2 trompettistes ne font pas deux fois plus de bruit qu'un seul

Décrire le niveau sonore

● Intensité sonore : intensité du signal sonore reçue par l'oreille→ I s'exprime en W.m-2

● L'oreille humaine perçoit les sons de 1,0x10-12 w.m-2 à 25 w.m-2

● Niveau sonore : L comme Level s'exprime en décibel → dB

Le niveau sonore est adapté pour décrire la sensation

● Lorsque plusieurs instruments jouent ensemble, les intensités sonores I s'ajoutent,

● Pas les niveaux sonores L

Lien Intensité-Niveau sonore

L=10⋅log (II 0

)

● L en dB, I en W.m-2 et I0=10-12 W.m-2

● Où log est une fonction mathématique telle que log(10n) = n

Utilisation relation niveau sonore / intensité

● Mise en œuvre :

– Calculer L pour I = 5.10-6 W.m-2 – Calculer I pour L = 80 dB– Exercices 17p52, 21p53

L=10⋅log (II 0

) I= I 0⋅10L

10