Diapositive 1

ONDES SONORES
1.description
2. HAUTEUR d’un son
3; vocabulaire
3.1. Puissance acoustique
La puissance sonore ou acoustique
La Puissance sonore ( P ) d’un émetteur s’exprime en watt ( W ).
Elle ne dépend donc que de la source
Le Watt étant l’unité S.I de puissance, cela permet de comparer des puissances de
nature différente entre elles.
3.2. Intensité acoustique
A puissance égale l’effet est plus marqué sur une petite surface…..
Pour l’oreille humaine
seuil de douleur
Pour l’oreille humaine
seuil d’audibilité
3.3 Niveau d’intensité sonore
I0
La sensibilité de l’oreille
La sensibilité de l’oreille, c’est à dire sa capacité à entendre, ne sera pas la
même selon la hauteur du son parvenant à l’oreille de l’auditeur
. D’autre part, un son émis par une source avec un certain niveau sonore ne
sera pas perçu par l’oreille avec ce même niveau sonore. Ces différentes
caractéristiques sont résumées dans le diagramme suivant appelé diagramme
de Fletcher et Munson
Ce diagramme montre des courbes d’isotonie (même niveau sonore perçu par
l’oreille) en fonction de la hauteur du son. La courbe de niveau 0, nommée sur ce
graphe « MINIMUM AUDIBLE » indique le niveau sonore minimal que doit posséder
un son pour que celui-ci puisse être audible.
Si l’on considère par exemple un son de hauteur 50 Hz, l’oreille ne pourra le détecter
que si son niveau sonore vaut environ 42 dB. (point A sur le diagramme)
De même, un son de niveau sonore 80 dB et de hauteur 50 Hz ne sera perçu au
niveau de l’oreille qu’avec un niveau sonore de 60 dB. (point B sur le diagramme)
4. Acoustique musicale
Voir TP de physique
Principe micro
Haut parleur
4.1. Son pur
L’enregistrement du son pur émis par un diapason conduit à un signal (une tension)
d’allure sinusoïdale.
La fréquence de ce signal est la fréquence du son ou sa hauteur.
L’intensité sonore est liée à l’amplitude du signal.
4.2. Son complexe
Un son complexe, émis par une voix, un instrument, ..., est un signal périodique dont
l’allure est quelconque (n’est pas sinusoïdale).
La période du signal permet d’aboutir à la fréquence du son donc à sa hauteur.
4.3. Spectre d’un son
Le mathématicien français Joseph Fourier a montré (en 1822) que « toute fonction
périodique de fréquence f1 est la somme de fonctions sinusoïdales de fréquence f1, f2, f3 ,
...., multiples de f1 ».
Des logiciels permettent de réaliser une transformée de Fourier c'est-à-dire
une décomposition d’un signal périodique en somme de sinusoïdes ;
le résultat apparaît sous forme d’un spectre, c'est-à-dire d’un graphe «
amplitude en fonction de la fréquence ». Chaque sinusoïde est représentée
par un pic dont l’abscisse est la fréquence
On mesure T et on calcule f = 1/T = 50 Hz
Le premier pic, quelle que soit son amplitude, indique toujours la fréquence du son, c'est-à-dire
sa hauteur : on lit 50 Hz ; cette valeur est aussi appelée fréquence fondamentale, f1.
Les deux pics suivants, de fréquence f2 = 100 Hz et f3 = 150 Hz, caractérisent les harmoniques
de ce son. On a f2 = 2×f1 et f3 = 3×f1
1,2
u (V)
f = 443 Hz
1,0
0,8
0,6
0,4
t (ms)
0,2
-0,0
1
2
3
4
5
6
7
8
-0,2
-0,4
-0,6
-0,8
-1,0
-1,2
Violon Delphine 2
450
Spectre
(mV)
400
350
300
250
Fondamental à 443 Hz
200
150
100
50
f (kHz)
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
3,5
4,0
4,5
5,0
4.5Caractéristiques d’un son musical
Un son musical a trois caractéristiques :
- sa hauteur, caractérisée par sa fréquence f1, appelée aussi fréquence fondamentale ;
- son intensité, traduisant un son plus ou moins fort, caractérisée par son
intensité sonore (I en W.m-2 ) ou le niveau d’intensité sonore (L en dB), qui
est accessible par une mesure au sonomètre. (Détails sur les propriétés
d’un son au I.6.)
- son timbre, auquel nos oreilles sont sensibles, qui en font un son plus ou moins
harmonieux, caractérisé par l’allure du signal sonore et/ou par son spectre ;
VIOLON
DIAPASON
FLUTE
GUITARE
Exemple de sons
Exercices 19 29 34 page 58
5. Effet Doppler
L'effet Doppler ou effet Doppler-Fizeau est le décalage de fréquence
d’une onde acoustique ou électromagnétique entre la mesure à
l'émission et la mesure à la réception lorsque la distance entre
l'émetteur et le récepteur varie au cours du temps. Si on désigne de
façon générale ce phénomène physique sous le nom d'effet Doppler, on
réserve le terme d'« effet Doppler-Fizeau » aux ondes lumineuses.
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