avertissement

UNIVERSIT´ E DE MONTR´ EAL
D´ EPARTEMENT DE PHYSIQUE
PLAN DE COURS
Automne 2005
COURS: PHY 1955 CR´ EDITS: 3 TRIMESTRE: A
TITRE DU COURS: Acoustique
Professeur: Nom: Alain Vincent
Bureau: Physique: D-442
T´el´ephone: [phone]
Adresse ´electronique: [email protected]treal.CA
Horaire du cours: Lundis 12 sep - 05 dec 2005: 08H30 – 11H30 Z-220 Pavillon C-McNicoll
Jeudi 08 dec 2005: 08H30 – 11H30 Z-220 Pavillon C-McNicoll
Correcteurs: Nom: Paul Boulanger
Bureau: Physique: Pavillon Roger-Gaudry: A-427
T´el´ephone: [phone] ext. 3279
Adresse ´electronique: [e-mail]
Nom:
Bureau: Physique: Pavillon Roger-Gaudry:
T´el´ephone: [phone] ext.
Adresse ´electronique:
AVERTISSEMENT
Ce cours (PHY 1955) est principalement destin´e aux ´etudiant(e)s en orthophonie. Il s’agit
d’une introduction `a l’acoustique. Le cours aura lieu `a l’Universit´e de Montr´eal. Le but est
de donner une connaissance de base de l’acoustique au niveau sous-gradu´e.
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OBJECTIF DU COURS
Comprendre les liens entre les manifestations des ph´enom`enes acoustiques et les symboles
figurant dans les formules physiques qui les d´ecrivent. ´ Evaluer les quantit´es physiques `a l’aide
des unit´es de mesure appropri´es. Faire le lien entre les connaissances acquises dans les cours
de physique, en audiologie, en orthophonie.
Contenu du cours:
Semaine du 12 Sep 2005 au 16 Sep 2005
1. Propri´et´es physiques du son.
Compressibilit´e. Ondes sonores. Pression acoustique.
Condensation. Vitesse des mol´ecules. Gaz parfaits.
Ondes planes, cylindriques, sph´eriques. Vitesse du son.
Exercices: vitesse du son; pression acoustique.
Devoir 1: vitesse du son; pression acoustique; pression efficace;
Exp´eriences: Sonnerie dans le vide.
Vitesse du son. Oscilloscope.
Semaine du 19 Sep 2005 au 23 Sep 2005
2. Ondes acoustiques.
Les sons purs. Condensation. ´ Energie. Intensit´e.
Pression efficace. Analyse de Fourier.
Exercices: ondes; Formulation sinusoidale; pression efficace; condensation;
force, travail, ´energie. Conservation de l’´energie; puissance;
densit´e d’´energie acoustique; intensit´e moyenne;
formulaire trigonom´etrique; propri´et´es physique de l’air
et de l’eau; analyse et synth`ese de Fourier.
Exp´eriences: Synth´etiseur-Analyseur de Fourier.
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Semaine du 26 Sep 2005 au 30 Sep 2005
3. Les niveaux sonores.
Bel, Decibels. Analyse spectrale d’un son.
Source plane. Source ponctuelle. Source lin´eaire.
Intervalles de fr´equences en musique.
Exercices: Unit´es MKSA: fr´equence, force, pression, energie, puissance,
intensit´e; seuils d’audition; sources sonores; niveaux d’intensit´e;
logarithmes; intervalles de fr´equences; octaves et fractions d’octaves;
demi-ton temp´er´e.
Devoir 2: Focalisation intensit´e; chant des cigales; seuils au tympan;
source lin´eaire; intensit´e seuil d’audition; files de camions autoroute;
courbes de d´ecroissance;
Exp´eriences: Fr´equence, amplitude et timbre.
Analyse de Fourier: oscilloscope.
La s´erie harmonique.
Semaine du 03 Oct 2005 au 07 Oct 2005
4. Interaction et propagation des ondes acoustiques.
Ondes progressives. D´ephasage. R´eflexion: lois de Descartes.
Diffraction: principe de Huygens. R´efraction.
Superposition de deux ondes. Battements.
Effet Doppler. Sources et r´ecepteurs en mouvement.
Exercices: Distorsion Doppler du haut parleur. Dauphins et ´epave. Echos sonores.
Doppler en musique. Battements. Superpositions. R´eflexions.
Exp´eriences: R´eflexion sur surfaces concaves.
R´efraction: la lentille sonore.
Interf´erence. Fentes d’Young. Tubes de Quincke.
Diffraction. Collimateur.
Battements. Moir´e.
Radar acoustique (sonar).
Examen Intra : LU 17 Oct 2005 08H30 – 11H30 Z-220 Pavillon C-McNicoll
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Archives INTRA 2003:
Interf´erences dans une salle cubique. Distorsion Doppler pour le haut-parleur.
Puissance capt´ee par un micro. Niveaux d’intensit´e. Exemples.
Semaine du 24 Oct 2005 au 28 Oct 2005
P´eriode d’activit´es libres.
Semaine du 31 Oct 2005 au 04 Nov 2005
5. Propagation d’une onde dans un milieu.
Gaz, liquide, solide. Changement de milieux. r´eflexion, transmission.
Imp´edances intrins`eque, acoustique et m´ecanique.
R´esistance, r´eactance, inertance, raidance.
Diagrammes de Fresnels. Plan complexe.
R´esonance. Analogie m´ecanique.
Imp´edance complexe. Admittance: conductance et susceptance.
Exercices: Electricit´e. Loi d’Ohm. Intensit´e, puissance et r´esistance. Gain.
Le microphone et le haut parleur. Amplificateur. Imp´edances tuyauterie.
R´eflexion, transmission, r´esonance.
Devoir 3: Gain d’un amplificateur. Onde sonore dans tuyauterie. R´esonance.
Inertance. Raidance. R´eactance. R´esistance. Angle d’imp´edance.
Exp´eriences: Oscillations amorties et entretenues, r´esonance.
Oscillations coupl´ees.
Bris de verre par r´esonance sonore.
Semaine du 07 Nov 2005 au 11 Nov 2005
6. Ondes dans l’espace limit´e .
Ondes sonores stationnaires. Colonnes d’air. Ventres et noeuds.
R´eflexions aux extr´emit´es ouvertes ou ferm´ees.
Fr´equences de r´esonance. Acoustique des salles. R´everb´eration.
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Exercices: Lois de Mersenne. Cordes et membranes vibrantes.
Temps de r´everb´eration. Surfaces ´equivalentes. Ondes stationnaires.
Chambre an´echoique. Fr´equences de r´esonances dans des salles et des tubes.
Devoir 4: Salle. Ondes stationnaires. R´everb´eration. Temps de r´everb´eration.
Interf´erences. Harmoniques. Ondes stationnaires dans un tube.
Exp´eriences: Ondes stationnaires de torsion. La machine de John Shive.
Ondes stationnaires, ondes progressives et superpositions d’ondes.
R´eflexions d’impulsions.
Ondes stationnaires sur une corde tendue.
Loi de Mersenne.
Ondes stationnaires dans des colonnes d’air. Le tube de Kundt.
Semaine du 14 Nov 2005 au 18 Nov 2005
7. Acoustique de l’oreille
Oreille externe: Fr´equences de r´esonances du conduit auditif et du pavillon.
R´esonances entre h´elix et anth´elix. Pulse sonore sur le tympan.
R´eflectance. Forces sur le tympan.
Oreille moyenne: Mod`ele de bascule. Conservation des moments des forces.
Conservation des ´energies acoustiques. Adaptateur d’imp´edance.
Mod`ele du transformateur id´eal. Effet de voilure.
Mod`ele du piston dans un cylindre ou r´esonateur m´ecano-acoustique.
Admittance d’oreille. Compliance. r´esonance.
Transmission directe: chemin acoustique.
Oreille interne: La cochl´ee. Membrane basilaire. Th´eorie de l’onde progressive.
Fonction de r´esonance. Bande critique. Effet de masque.
Psycho-acoustique: Courbes d’isosonie de Fletcher-Munson. Sonorit´e subjective.
Hauteur de son subjective. Distorsion.
Exercices:
Devoir 5: Mod`ele de bascule. R´esonateur m´ecano-acoustique.
R´ef´erences:
Jahn, A.F., Santos-Sacchi, J., 2001, Physiology of the Ear, 2e Ed. Singular.
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