CHAPITRE
Plan
1Récepteurs et émetteurs sonores
A) Je connais le principe du haut-parleur
- haut-parleur = une bobine, un aimant permanent et une membrane solidaire de la bobine (pièces principales)
- mouvement de la bobine due à la tension aux bornes du haut-parleur :
- la bobine subit de la part de l’aimant une force électromagnétique qui la pousse vers l’avant ou vers l’arrière suivant le sens du courant
- la membrane (solidaire de la bobine) suit le mouvement de celle-ci
- mouvement de la membrane = création de vibrations sonores :
- de même fréquence que celle de la tension
- et dont l’amplitude varie comme celle de la tension
- fréquence du courant = 20 Hz à 20 000 Hz → production d'un son audible
B) Je connais le principe du microphone
- microphone électrodynamique : vibrations sonores causant le mouvement d’une membrane, et de la bobine qui lui est solidaire
- mouvement de la bobine par phénomène d’induction électromagnétique = champ magnétique entraînant l’apparition d’une tension aux bornes du microphone
- tension créée : amplitude et fréquence proportionnelles à celles des vibrations sonores
C) Je connais la définition d’un transducteur
- transducteur : convertit une grandeur physique en une autre
- haut-parleur = un transducteur électro-acoustique
- une tension électrique entraîne un déplacement de la bobine devant l’aimant (par des forces électromagnétiques), ce qui induit une vibration sonore dans l’air
- microphone = un transducteur acousto-électrique
- le son induit un déplacement de la bobine devant l’aimant, ce qui entraîne l’apparition d’une tension induite
D) Je connais le fonctionnement de la voix et de l’oreille humaine
- parties du corps qui interviennent dans la voix :
- les poumons
- cordes vocales
- résonateurs (gorge, nez, bouche)
- étapes de la production d’un son par la voix :
- le souffle d’air expiré venant des poumons
- la vibration des cordes vocales
- la résonance des cavités entraînant une vibration de l’air
- différentes parties de l’oreille :
- oreille externe (pavillon, conduit auditif, tympan)
- l'oreille moyenne (marteau, enclume et étrier)
- l'oreille interne (cellules ciliées)
- perception d’un son par l’oreille :
- la vibration de l’air entraînant la vibration du tympan
- vibration des osselets
- vibrations des cellules ciliées
- signal électrique
- grandeurs physiques définissant un son :
- la hauteur
- le timbre
- l'intensité sonore
- fréquence : différencie un son aigu d'un son grave
- oreille humaine : perception des sons entre 20 et 20 000 Hz
- niveau d'intensité sonore : se définit à partir du rapport de l'intensité sonore du son I et de l’intensité acoustique de référence fixée à I0=10−12 W.m-2. Il s’exprime en décibel (dB)
- L=10×log(I0I)
- si I=I0, alors L=10log(1)=0 dB
- parties du corps qui interviennent dans la voix :
2Instruments de musique
A) Je connais les différents instruments de musique
- trois types d’instruments de musique :
- les instruments à cordes
- les instruments à vent
- les percussions
- différentes parties d’un instrument :
- un système vibrant, dit « oscillateur »
- un système de couplage avec l’air, dit « résonateur ou caisse de résonance »
- système vibrant : l’oscillateur mécanique crée le son, qui résulte de sa vibration
- système résonant : le couplage permet de transmettre le son à l’air environnant pour le rendre audible
- trois types d’instruments de musique :
B) Je connais le fonctionnement d’un instrument à cordes
- instruments à corde : système vibrant = une corde pincée (guitare), frappée (piano) ou frottée (violon)
- pour des fréquences particulières, notées fn, l’amplitude des oscillations est plus importante ; ce sont les fréquences propres de vibrations de la corde
- on parle d’oscillations forcées
- mode propre de vibration dont la fréquence est la plus basse : mode fondamental
- fréquence fondamentale notée f0
- autres modes propres de vibration : modes harmoniques de fréquence fn
- on parle plus souvent d’harmonique de rang n
- fréquence d’une harmonique de rang n :
- fn=n×f0
- avec n un entier positif
- onde stationnaire : onde ne se propage pas le long de la corde (apparition de noeuds et de ventres)
- distance d entre deux ventres de vibration (ou deux noeuds de vibration consécutifs) :
- d=2lambda
- avec λ la longueur d’onde de l’onde stationnaire
C) Je connais le fonctionnement d’un instrument à vent et d’un instrument à percussion
- son = une onde mécanique progressive longitudinale : succession de compressions – dilatations des molécules présentes dans l’air
- vibration d’une colonne d’air : modes propres de vibration dont les fréquences dépendent de sa longueur et prennent des valeurs multiples de la fréquence f0 du mode fondamental : f=n×f0 avec n un entier positif
- plus la longueur de la colonne d’air est grande plus la fréquence est petite donc plus le son est grave
- remarques :
- fréquence fondamentale f0 : fréquence de vibration libre de l’air dans le tuyau
- f=2Ln×v
- v la vitesse de propagation de l’onde dans la colonne d’air, autrement dit de la célérité du son dans l’air (v=340 m/s).
- la température et la densité de l’air influent sur la vitesse de l’onde sonore dans la colonne :
- quand la température baisse, la densité de l’air change et la vitesse du son augmente
- instruments à percussion : sons non périodiques
- pas de relation entre les fréquences
- on parle de spectre inharmonique
D) Je connais le fonctionnement d’un instrument électronique
- la production d’un son par un instrument électronique (type synthétiseur) se fait par des techniques analogiques ou numériques
- synthétiseurs analogiques, constitués des éléments suivants : oscillateur, amplificateur, filtre, générateur d’enveloppe et clavier
- oscillateurs : circuits électriques comprenant une bobine et un condensateur créant le son de base, en lui donnant sa hauteur
- on a alors un signal sonore sinusoïdal
- amplificateurs et filtres : donnent une forme au signal créé, en lui ajoutant des harmoniques d’amplitudes différentes
- ceci fournit le timbre du son synthétisé
E) Je sais caractériser le son provenant d’un instrument
- son simple : son représenté par une courbe sinusoïdale
- son complexe : somme de sons simples correspondant à une courbe périodique quelconque
- fréquence la plus basse du son complexe s’appelle le fondamental : elle donne la fréquence perçue du son appelée hauteur du son
- harmoniques = autres fréquences : elles constituent ce que l’on appelle le timbre du son
- spectre de fréquence du son : diagramme qui représente l’amplitude relative des harmoniques en fonction de la fréquence des harmoniques présents dans le son
- grâce à ce spectre de fréquence, on peut distinguer :
- un son pur (un seul pic correspondant à la fréquence du fondamental)
- et un son complexe (existence de plusieurs harmoniques)
- je connais les caractéristiques d’un son musical :
- hauteur : fréquence sonore (nombre de vibrations périodiques par seconde) que l'on mesure en hertz
- plus la vibration est rapide, plus le son est dit aigu
- plus la vibration est lente, plus le son est dit grave
- correspond à la note jouée par l’instrument
- intensité : permet de distinguer un son fort d’un son faible
- timbre : le nombre de fréquences harmoniques ainsi que leurs intensités respectives
- hauteur : fréquence sonore (nombre de vibrations périodiques par seconde) que l'on mesure en hertz
- je connais les notions de gamme et d’harmonie :
- gamme musicale : écarts de fréquence entre les notes qui composent la gamme
- grand nombre de gammes, mais la gamme la plus utilisée est basée sur la gamme tempérée :
- 12 notes séparées chacune d'un demi-ton
- rapports de fréquence identiques entre deux notes successives
- fréquence du La de la 4e octave (noté La4) fixée à 440 Hz comme référence
- accords de 2 notes harmonieux :
- l’octave = rapport de fréquence est 2
- la tierce = rapport de fréquence est 5/4
- la quinte = rapport de fréquence est 3/2
- la quarte = rapport de fréquence est 4/3
3Sons et architecture
A) Je connais les phénomènes de réflexion, d’absorption et de transmission des ondes sonores
- chaque fois qu’une onde sonore rencontre un obstacle :
- une partie de l’onde est réfléchie
- l’autre partie est transmise
- ces phénomènes dépendent de la nature du matériau rencontré et de son épaisseur
- onde ni réfléchie ni transmise = onde absorbée :
- plaque métallique : grande réflexion
- gaze (tissu très fin) : grande transmission
- laine de roche : grande absorption
- isolation phonique d’un matériau : se détermine par l’étude expérimentale de ces trois phénomènes
- plus l’absorption acoustique du matériau est grande, plus c’est un bon isolant phonique
- chaque fois qu’une onde sonore rencontre un obstacle :
B) Je connais le phénomène de réverbération des ondes sonores dans un auditorium
- réverbération : persistance du son dans un lieu après l'interruption de la source sonore.
- auditorium : lieu construit selon des normes acoustiques et aménagé pour écouter un orateur ou des œuvres musicales ou théâtrales
- temps de réverbération : choix du local dépend de l'usage auquel il est destiné
- trop de réverbération diminue l'intelligibilité de la parole et trop peu nuit à l'effet d'harmonie de la musique
- objet anéchoïque : ne produit pas d'écho (ou de réverbération)
Utilisation des cookies
Lors de votre navigation sur ce site, des cookies nécessaires au bon fonctionnement et exemptés de consentement sont déposés.