Ens. scientifique · Première · Son et musique, porteurs d’informations
Le son, phénomène vibratoire
Une onde qui a besoin de matière.
En bref
Un son est une onde mécanique : la vibration d’une source met en mouvement les particules du milieu, de proche en proche.
Sans matière, pas de son — dans le vide, la cloche sonne pour personne.
Une onde longitudinale
Les particules d’air vibrent dans la direction de propagation, créant une succession de compressions et de dilatations.
Elles oscillent autour de leur position : c’est l’énergie qui se déplace, pas la matière.
La célérité dépend du milieu
| Milieu | Célérité |
|---|---|
| L’air à 20 °C | 340 m/s |
| L’eau | 1 500 m/s |
| L’acier | environ 5 000 m/s |
Période, fréquence, longueur d’onde
| Grandeur | Sa définition | Son unité |
|---|---|---|
| La période T | La durée d’un cycle | la seconde |
| La fréquence f = 1/T | Le nombre de cycles par seconde | le hertz |
| La longueur d’onde λ = v × T = v/f | La distance parcourue pendant une période | le mètre |
Un la3 à 440 Hz a dans l’air une longueur d’onde de 340/440, soit environ 0,77 m.
Ce que l’oreille entend
| Domaine | Ses fréquences | Ses usages |
|---|---|---|
| Les infrasons | en dessous de 20 Hz | — |
| L’audible | 20 Hz à 20 000 Hz | — |
| Les ultrasons | au-dessus de 20 kHz | Chauves-souris, échographie, sonars |
| Caractéristique d’un son musical | Ce qui la détermine |
|---|---|
| La hauteur | La fréquence fondamentale — aigu = fréquence élevée |
| Le timbre | Les harmoniques : ils distinguent une flûte d’un violon sur la même note |
| L’intensité | L’amplitude |
Le décibel, une échelle qui trompe
L’oreille répond de façon logarithmique. D’où le niveau d’intensité sonore :
L = 10 × log(I / I0), avec I0 = 10^-12 W/m², seuil d’audibilité
| Ce qu’on fait | L’effet en décibels |
|---|---|
| Multiplier l’intensité par 10 | +10 dB |
| Doubler l’intensité | +3 dB seulement |
Deux machines identiques à 80 dB ne font pas 160 dB, mais 83.
| Seuil | Sa valeur |
|---|---|
| Risque en exposition prolongée | 85 dB |
| Douleur | environ 120 dB |
Teste-toi
6 questions pour vérifier
Touche une réponse : la correction s’affiche tout de suite.
1.Pourquoi le son ne se propage-t-il pas dans le vide ?
2.Quelle est la célérité du son dans l’air à 20 °C ?
3.Quelle relation lie longueur d’onde, célérité et fréquence ?
4.Quel est le domaine des fréquences audibles par l’oreille humaine ?
5.Qu’est-ce qui distingue le timbre d’une flûte de celui d’un violon jouant la même note ?
6.De combien augmente le niveau sonore si l’intensité est multipliée par 10 ?
0 / 6 questions
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