COMMENT FONCTIONNE UNE ONDE SONORE ?
Afin de comprendre le son dans son ensemble, il est important de connaître tous les
éléments permettant de le caractériser :
1) La hauteur
Elle est liée à la fréquence du son. La période T d’un phénomène périodique est la durée au bout de laquelle le phénomène se répète identique à lui-même. La fréquence f est le nombre de phénomènes effectués chaque seconde : f=1/T f est en Hertz et T en secondes.
Les infrasons ont une fréquence inférieure à 20Hz : les basses fréquences caractérisées par un son grave vont de 20 à 250Hz, les sons médiums qui correspondent à la voix humaine s’étendent de 250 à 2000Hz, puis nous avons les hautes fréquences caractérisées par un son aigu allant de 2000 à 20 000Hz et enfin les ultrasons pour les fréquences dépassant 20 000Hz.
Notons que le domaine de l’audible comprend les fréquences allant de 20 à 20 000Hz.
Petite expérience afin « d’observer » la hauteur d’un son :
Prenez un diapason (celui de référence étant le « la » majeur), dont la fréquence est de 440 Hz et qui fait donc osciller une tranche d’air 440 fois/s, faites le vibrer, ainsi vous pourrez à l’œil nu voir l’air osciller.
Point culture : Les infrasons et les ultrasons sont des fréquences que l’homme n’entend pas et que seuls certains animaux sont capables de distinguer. Les infrasons permettent, par exemple, aux éléphants de connaître la position de leur troupeau et les ultrasons permettent aux chauves-souris de s’orienter.
2) L’intensité
Elle est définie par son amplitude. Exprimée en décibels, elle rend mieux compte de la sensibilité de l’oreille. Il s’agit en fait du volume sonore mesuré à l’aide d’un sonomètre. Plus il est important, plus l’amplitude du son est importante.
1) La hauteur
Elle est liée à la fréquence du son. La période T d’un phénomène périodique est la durée au bout de laquelle le phénomène se répète identique à lui-même. La fréquence f est le nombre de phénomènes effectués chaque seconde : f=1/T f est en Hertz et T en secondes.
Les infrasons ont une fréquence inférieure à 20Hz : les basses fréquences caractérisées par un son grave vont de 20 à 250Hz, les sons médiums qui correspondent à la voix humaine s’étendent de 250 à 2000Hz, puis nous avons les hautes fréquences caractérisées par un son aigu allant de 2000 à 20 000Hz et enfin les ultrasons pour les fréquences dépassant 20 000Hz.
Notons que le domaine de l’audible comprend les fréquences allant de 20 à 20 000Hz.
Petite expérience afin « d’observer » la hauteur d’un son :
Prenez un diapason (celui de référence étant le « la » majeur), dont la fréquence est de 440 Hz et qui fait donc osciller une tranche d’air 440 fois/s, faites le vibrer, ainsi vous pourrez à l’œil nu voir l’air osciller.
Point culture : Les infrasons et les ultrasons sont des fréquences que l’homme n’entend pas et que seuls certains animaux sont capables de distinguer. Les infrasons permettent, par exemple, aux éléphants de connaître la position de leur troupeau et les ultrasons permettent aux chauves-souris de s’orienter.
2) L’intensité
Elle est définie par son amplitude. Exprimée en décibels, elle rend mieux compte de la sensibilité de l’oreille. Il s’agit en fait du volume sonore mesuré à l’aide d’un sonomètre. Plus il est important, plus l’amplitude du son est importante.
L'intensité, en décibels, est donnée par la formule : L = 10.log (l/lo)
Remarque : La formule montre que la mesure des décibels est dite “ logarithmique ”. Ainsi, les décibels ne s’additionnent pas de manière arithmétique (comme des kilos ou des mètres).
Par exemple, lorsque le niveau d’un signal sonore est multiplié par deux, le niveau sonore obtenu n’est supérieur que de 3 dB (A) au niveau initial :
70 dB (A) +70 dB (A) = 73 dB (A)
Multiplier le niveau sonore par 10 revient à ajouter 10 dB (A) :
60 dB (A) X 10 = 70 dB (A)
Comme nous l’avons vu, le son transporte de l’énergie sans transport de matière. Dans un milieu tridimensionnel, l’énergie se répartit dans le volume. L’énergie qui arrive en un point donné de ce milieu est donc d’autant plus faible que l’on s’éloigne de la source. L’amplitude de la déformation diminue donc lorsqu'elle s’éloigne de la source. Ainsi, plus on s’éloigne de la source sonore, moins on entend le son émis.
Point
culture sur les (dB) : En
anglais, il y a un terme pour qualifier les cris des joueuses dans le milieu sportif : il s'agit du "grunting". Il est
à la base utilisé dans le milieu du Death Metal pour décrire le style des
vocalises sombres et rauques, il est désormais utilisé dans l’argot anglais
pour décrire une voix ou un cri potentiellement néfaste pour les tympans.
Les "gruntings" de certaines joueuses de tennis peuvent atteindre la barrière des
100 décibels, soit l’équivalent des dommages causés par le fait de coller son
oreille à un train arrivant en gare.
1) Le
timbre
Il est directement lié à la forme de l’onde. Bien que les ondes soient habituellement représentées par des courbes parfaitement uniformes de type sinusoïdales (on parle de son « pur » lorsque l'onde est parfaitement sinusoïdale), la réalité est bien plus complexe.
Un son « pur » possède une fréquence et une amplitude toutes deux constantes. Cependant les sons que nous entendons, résultent de la superposition de plusieurs ondes : ce sont des sons « complexes ». En effet, les ondes mécaniques se croisent sans se perturber : leurs effets s’additionnent lorsqu’elles se superposent.
Ainsi, un son musical possède la même fréquence qu’un son « pur » qui est appelé l’onde fondamentale, à laquelle s’ajoutent d’autres ondes appelées « harmoniques » dont les fréquences sont des multiples de l’onde fondamentale.
Il est directement lié à la forme de l’onde. Bien que les ondes soient habituellement représentées par des courbes parfaitement uniformes de type sinusoïdales (on parle de son « pur » lorsque l'onde est parfaitement sinusoïdale), la réalité est bien plus complexe.
Un son « pur » possède une fréquence et une amplitude toutes deux constantes. Cependant les sons que nous entendons, résultent de la superposition de plusieurs ondes : ce sont des sons « complexes ». En effet, les ondes mécaniques se croisent sans se perturber : leurs effets s’additionnent lorsqu’elles se superposent.
Ainsi, un son musical possède la même fréquence qu’un son « pur » qui est appelé l’onde fondamentale, à laquelle s’ajoutent d’autres ondes appelées « harmoniques » dont les fréquences sont des multiples de l’onde fondamentale.
Point culture : Ces harmoniques dont nous venons de parler s’avèrent fondamentales, puisqu’ils sont ceux qui permettent et qui caractérisent le timbre de la voix. Sans timbre, il serait impossible de différencier auditivement le piano de la trompette !
Avant d’aborder la suite de nos recherches, il nous faut effectuer une dernière précision sur les ondes sonores qui nous sera indispensable pour comprendre les différents phénomènes abordés par la suite.
Qu’est-ce qu’une période spatiale ?
La période spatiale est en fait la longueur d’onde d’une onde progressive périodique, (qu’est l’onde sonore). C’est-à-dire la distance parcourue par l’onde pendant une durée égale à sa période T. Elle est donnée par la formule :
Lambda= V/f
Le schéma ci-dessous représente une onde mécanique progressive périodique. On peut observer que les points M, M’ et M’’ sont distants d’une longueur d’onde « lambda ».
On remarque qu’ils ont tous la même élongation d’onde quel que soit l’instant t, c’est-à-dire que la distance
d’évolution d’un point autour de sa position d’équilibre est identique pour
chaque point de l’onde. On dit qu’ils
vibrent «en phase ».
Maintenant que nous avons défini ce qu’est le son et ses principales caractéristiques, cela va nous permettre d’analyser et de comprendre sa capacité à endommager la matière et les infrastructures.
Maintenant que nous avons défini ce qu’est le son et ses principales caractéristiques, cela va nous permettre d’analyser et de comprendre sa capacité à endommager la matière et les infrastructures.