Ondes sonores et ultrasonores Ondes sonores et ultrasonores Les ondes sonores se déplacent dans un milieu matériel, elles ne peuvent exister dans le vide. Lorsqu’on parle, les vibrations des molécules se trouvant dans l’air vont s’entrechoquer et donc permettre au son de se déplacer. I. Nature des ondes sonores B. Fondamental et harmoniques Les ondes sonores appartiennent au domaine de fréquences [20 Hz ; 20 kHz]. Parmi celles-ci, on a les sons graves (fréquences faibles) et les sons aigus (fréquences hautes). Par exemple, 100 Hz sera un son grave, alors que 10 kHz sera un son aigu. Lorsqu’un son est complexe, il est formé d’un fondamental et de divers harmoniques. La fréquence la plus faible correspond au fondamental et les autres fréquences, dépendantes du fondamental, sont appelées les harmoniques. Le spectre d’un son permet de voir les harmoniques et le fondamental sur un graphique. En deçà de 20 Hz, on est dans les infrasons, et au-delà de 20 kHz, on se trouve dans le domaine des ultrasons. II. Propriétés des ondes sonores Fig. 1 Spectre d’un son © SAY Ces ondes ont une propagation longitudinale, c’està-dire que la perturbation et la propagation vont dans la même direction. Les notions de fréquence f, de période T et de longueur d’onde λ pour les ondes lumineuses, restent vraies pour les ondes sonores. On a donc : =c×T Fig. 2 Diapason © SAY T = 1/f On admettra que le son se propage à la vitesse de 340 m/s (on rencontre parfois 343 m/s, cela dépend de la littérature) dans l’air et de 1 500 m/s dans l’eau. A. Sons purs et sons complexes Un son est dit pur lorsqu’il n’est composé que d’une seule fréquence (par exemple un diapason). A contrario, un son complexe est composé de plusieurs fréquences (par exemple un instrument de musique). C. Hauteur d’un son La hauteur d’un son correspond au fait qu’il soit grave ou aigu. En conséquence, la hauteur dépend de la fréquence du fondamental. D. Timbre d’un son Le timbre dépend de l’amplitude et des harmoniques d’un son complexe. Ceci permet de caractériser le son, par exemple la différence entre une flûte et un piano. 1 E. L’intensité sonore F. Les ondes ultrasonores L’intensité sonore (W/m2), tout comme l’intensité lumineuse I, représente la puissance P par unité de surface S. On a donc : Les ondes ultrasonores sont des ondes dont la fréquence est supérieure à 20 kHz. Elles ont les mêmes caractéristiques que les sons. On les rencontre en esthétique et en échographie. I = P/S Cette intensité permet de vérifier la dangerosité d’un bruit. Le niveau d’intensité sonore L se mesure en décibels (dB) : L = log (I/I0) log est le logarithme décimal (Log sur les calculatrices), I est l’intensité sonore mesurée, et I0 l’intensité de référence de l’oreille humaine, valant 10–12 W/m2. Fig. 3 Intensité sonore © SAY III. Application à l’esthétique et à la coiffure Les ultrasons sont utilisés en esthétique dans le domaine de l’ultrasonothérapie, qui consiste à appliquer des ondes ultrasonores sur des parties précises du corps. Ces ondes sont défibrosantes et assouplissantes. Elles améliorent la qualité de la peau et atténuent l’aspect peau d’orange. Elles ont un effet mécanique et thermique. L’effet mécanique provient des vibrations de l’onde. Elles provoquent également un micromassage des zones traversées ; elles favorisent ainsi la dissociation des amas adipeux, le drainage et l’élimination des déchets. Elles atténuent les adhérences du derme. L’effet thermique améliore les échanges cellulaires et le drainage ; il stimule la fabrication des fibres de collagène et d’élastine. Il permet d’échauffer la zone, provoquant alors un meilleur drainage. Fig. 4 Échelle de l’intensité sonore © Mélissa Riffard Fig. 5 Ultrasonothérapie © SAY 2 Ondes sonores et ultrasonores IV. Correction et isolation acoustique L’isolation acoustique est une composante essentielle dans les instituts et les spas. Les nuisances sonores peuvent provenir de l’extérieur ou de l’activité même de l’établissement. Le confort acoustique favorise la relaxation. Il est donc important de prévenir toute gêne en respectant les normes en vigueur. Fig. 6 Spa © Paul Vinten - Fotolia - Paul Vinten 3
