Connaître les caractéristiques d’un son

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Classe(s) : Tle S | Thème(s) : Ondes et particules
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Connaître les caractéristiques d’un son

FB_Bac_98618_PhyT_S_004

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Rappels de cours

1Sons et ultrasons

 Un son est une onde mécanique(>fiche1) à laquelle est sensible l’oreille humaine qui perçoit les sons de fréquences comprises entre 20 Hz et 20 000 Hz. On parle d’ultrasons au-delà de 20 000 Hz. Les ultrasons sont utilisés pour réaliser des échographies.

2Caractéristiques d’un son

Intensité : l’amplitude d’un son fort est supérieure à celle d’un son faible.

Hauteur : la fréquence d’un son aigu (haut) est plus élevée que celle d’un son grave (bas). Deux notes de fréquences et sont séparées par une octave. Elles portent le même nom.

Timbre : deux instruments de musique différents jouant la même note produisent des signaux de formes différentes.


3Analyse spectrale

 Un son pur correspond à une vibration sinusoïdale et un son complexe à une vibration non sinusoïdale. Un son complexe se décompose en une somme de vibrations sinusoïdales : les harmoniques.


Le diagramme qui donne l’amplitude de chaque vibration en fonction de sa fréquence (, , etc.) est le spectre du son. La fréquence la plus basse, , donne son nom à la note qui est jouée : c’est le son fondamental.

Méthode

Comprendre le principe de l’analyse spectrale


À l’aide d’un synthétiseur, on produit un son (fig.a) qui est la somme des trois vibrations sinusoïdales numérotées 1, 2 et 3 (fig.b).

1. Lequel des sons 1, 2 et 3 correspond à la même note que le son synthétisé ?

2. Exprimer f2 et f3 en fonction de f1. Comment appelle-t-on les sons 1, 2 et 3 ?

3. Comparer les intensités des sons 1, 2 et 3.

4. Tracer le spectre du son synthétisé.

Conseils

1. La hauteur d’un son, qui détermine la note entendue, ne dépend que de sa fréquence, pas de la forme de la vibration.

2. La fréquence est l’inverse de la période : si T= 2T alors 2f=f  .

4. Un spectre se trace à l’échelle, on a donc besoin de connaître les intensités relatives de chaque harmonique.

Solution

1. La vibration qui correspond à la même note que le son synthétisé a la même fréquence, donc la même période. C’est la vibration 1 qui a la même période que le son visualisé en a car il y a la même durée entre deux maxima des signaux. Le son 1 et le son synthétisé sont donc perçus comme la même note.

2. On constate, en comparant les durées séparant les maxima sur la figure b, que 2T2=T1 et que 3T3=T1. On a donc f2= 2f1 et f3= 3f1. Le son 1 est appelé le fondamental du son a et les sons 2 et 3 sont les harmoniques du son a.


3. En comparant l’amplitude des sons, on voit que le son 2 est deux fois plus faible le son 1 et que le son 3 est deux fois plus faible que le son 2.

4. Voir le schéma.

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