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ACOUSTIQUE
I – Nature du son

Un son est créé par une vibration.
Le son est un phénomène mécanique qui se propage dans l’air.
Le diapason qui vibre entraine un déplacement des molécules de l’air qui sont autour de lui.




                                            L’air se déplace autour du diapason ou de la source
                                            du son comme des ronds dans l’eau d’un étang après
                                            qu’on est jeté une pierre.




                             dépression             dépression




                     compression          compression          compression

Les vibrations mécaniques du haut- parleur provoquent alternativement des compressions et des
dépressions dans les couches d’air voisines ; les variations de pressions se propagent dans l’espace
environnant.

Le son a besoin d'un milieu matériel pour se propager.
Le son ne se propage pas dans le vide.
II – Caractéristiques d'un son

               1°) Visualisation d'un son

Le récepteur naturel des signaux sonore , c’est oreille.
D’autres ont été inventés, le microphone par exemple




Le microphone transforme les vibrations mécaniques en tension , qui peut être visualisée sur
l'oscilloscope. On peut ainsi « visualiser » un son.




Bruit : Son dont la forme          Son composé : Son dont la           Son pur :Son dont la forme
d'onde est sans période            forme d'onde est périodique         d'onde est une sinusoide


Les trois caractéristiques d'un son sont la hauteur, le timbre et l'intensité.
2°) La hauteur

La hauteur d'un son indique si le signal est aigu ou grave.
Elle dépend de la fréquence du signal




L'oreille humaine peut entendre des sons de 30 Hz à 20000 Hz.


                 3°) Le timbre


Pour une même fréquence, les sons peuvent sont perçus différemment lorque les formes d'ondes du
signal sont différentes

                                                    La sinusoïde : la forme la plus pure qui existe.
                                                    Le son correspondant est doux à l'oreille. Ce
                                                    type de son est produit par une flute.

                                                     Le triangulaire : trés légèrement agressif, ce
                                                    type de son se prête à merveille à de nombreux
                                                    effets.

                                                    La dent de scie : plus agressif que le triangulaire.
                                                    C'est le type de son que produit un violon.

                                                    Le carré : un son parfaitement artificiel, trés
                                                    riche en harmoniques Le son électronique par
                                                    excellence.

                                                       Extrait d'une voix : les sons naturels sont
                                                    infiniment plus riches et complexes que les sons
                                                    artificiels. Aucune période ne ressemble
                                                    exactement à une autre.
4°) L'intensité acoustique



On sait que le son se propage à partir d’une source ponctuelle en sphères concentriques


                                                              I=P/S

                                                              P: Puissance de la source
                                S                             S: Surface de la sphère atteinte
                                                                     ( S = 4πR²)

                                           L’intensité acoustique se mesure en Watt par mètre carré




L’intensité acoustique I indique la puissance du son est une unité de mesure utile pour les
physiciens. Il ne se mesure pas avec un appareil , mais se calcule
Ce n’est pas le son que nous entendons.

                  5°) L'intensité sonore


Pour avoir une idée de l’intensité du son que perçoit l’oreille, il faut calculer l’intensité sonore
grâce à la formule:

                                     I
                       L = 10 log              avec   I0 = 10-12 W/m²
                                    I0


L’intensité sonore se mesure en décibel avec un sonomètre.
6°) La vitesse du son

Quand les deux microphones m1 et m2 à 5 cm du haut-parleur: les deux signaux observés à l’écran
sont en phase (comme indiqué sur le schéma ci-dessus).

Le microphone m1 étant toujours éloigné à 5 cm du haut-parleur, si on éloigne, le long de la règle
graduée, le microphone m2 jusqu’à obtenir à nouveau les deux signaux en phase sur l’écran de
l’oscilloscope.

La différence entre ces deux distances où les signaux sont en phase est la longueur d'onde du
signal , l. Comme on connait la fréquence f d'émission du son, elle permet de calculer la vitesse du
son C = l / T = l  f




La vitesse du son est 330 m/s dans l'air.
La vitesse du son varie en fonction du milieu de
propagation du son

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  • 1. ACOUSTIQUE I – Nature du son Un son est créé par une vibration. Le son est un phénomène mécanique qui se propage dans l’air. Le diapason qui vibre entraine un déplacement des molécules de l’air qui sont autour de lui. L’air se déplace autour du diapason ou de la source du son comme des ronds dans l’eau d’un étang après qu’on est jeté une pierre. dépression dépression compression compression compression Les vibrations mécaniques du haut- parleur provoquent alternativement des compressions et des dépressions dans les couches d’air voisines ; les variations de pressions se propagent dans l’espace environnant. Le son a besoin d'un milieu matériel pour se propager. Le son ne se propage pas dans le vide.
  • 2. II – Caractéristiques d'un son 1°) Visualisation d'un son Le récepteur naturel des signaux sonore , c’est oreille. D’autres ont été inventés, le microphone par exemple Le microphone transforme les vibrations mécaniques en tension , qui peut être visualisée sur l'oscilloscope. On peut ainsi « visualiser » un son. Bruit : Son dont la forme Son composé : Son dont la Son pur :Son dont la forme d'onde est sans période forme d'onde est périodique d'onde est une sinusoide Les trois caractéristiques d'un son sont la hauteur, le timbre et l'intensité.
  • 3. 2°) La hauteur La hauteur d'un son indique si le signal est aigu ou grave. Elle dépend de la fréquence du signal L'oreille humaine peut entendre des sons de 30 Hz à 20000 Hz. 3°) Le timbre Pour une même fréquence, les sons peuvent sont perçus différemment lorque les formes d'ondes du signal sont différentes La sinusoïde : la forme la plus pure qui existe. Le son correspondant est doux à l'oreille. Ce type de son est produit par une flute. Le triangulaire : trés légèrement agressif, ce type de son se prête à merveille à de nombreux effets. La dent de scie : plus agressif que le triangulaire. C'est le type de son que produit un violon. Le carré : un son parfaitement artificiel, trés riche en harmoniques Le son électronique par excellence. Extrait d'une voix : les sons naturels sont infiniment plus riches et complexes que les sons artificiels. Aucune période ne ressemble exactement à une autre.
  • 4. 4°) L'intensité acoustique On sait que le son se propage à partir d’une source ponctuelle en sphères concentriques I=P/S P: Puissance de la source S S: Surface de la sphère atteinte ( S = 4πR²) L’intensité acoustique se mesure en Watt par mètre carré L’intensité acoustique I indique la puissance du son est une unité de mesure utile pour les physiciens. Il ne se mesure pas avec un appareil , mais se calcule Ce n’est pas le son que nous entendons. 5°) L'intensité sonore Pour avoir une idée de l’intensité du son que perçoit l’oreille, il faut calculer l’intensité sonore grâce à la formule: I L = 10 log avec I0 = 10-12 W/m² I0 L’intensité sonore se mesure en décibel avec un sonomètre.
  • 5. 6°) La vitesse du son Quand les deux microphones m1 et m2 à 5 cm du haut-parleur: les deux signaux observés à l’écran sont en phase (comme indiqué sur le schéma ci-dessus). Le microphone m1 étant toujours éloigné à 5 cm du haut-parleur, si on éloigne, le long de la règle graduée, le microphone m2 jusqu’à obtenir à nouveau les deux signaux en phase sur l’écran de l’oscilloscope. La différence entre ces deux distances où les signaux sont en phase est la longueur d'onde du signal , l. Comme on connait la fréquence f d'émission du son, elle permet de calculer la vitesse du son C = l / T = l  f La vitesse du son est 330 m/s dans l'air. La vitesse du son varie en fonction du milieu de propagation du son