Manuel Le Livre Scolaire (2de)
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🔊 1. Le Son
Un son est produit par la mise en vibration d'un objet : corde de guitare, branche de diapason, membrane de haut-parleur, cordes vocales…
Le son peut être amplifié grâce à une caisse de résonance qui transmet les vibrations à un plus grand volume d'air (table d'harmonie d'une guitare, corps d'un violon…).
Le son nécessite un milieu matériel (gaz, liquide ou solide) pour se propager. La vibration se transmet de proche en proche aux particules du milieu.
Le son ne peut pas se propager dans le vide car il n'existe aucune particule pour transmettre la vibration.
Plus le milieu est dense et rigide, plus le son s'y propage vite. La lumière est ~1 000 000× plus rapide que le son.
Vitesse de propagation selon le milieu :
| Milieu | Vitesse de propagation (m·s⁻¹) |
|---|---|
| Air (20 °C) | ≈ 340 |
| Eau douce (20 °C) | ≈ 1 500 |
| Acier | ≈ 5 000 |
Relation distance / durée / vitesse :
Exemple : un éclair est observé 3 s avant le tonnerre → d = 340 × 3 = 1 020 m ≈ 1 km
📈 2. Décrire le Signal Sonore
Avec un microphone et un logiciel (Audacity, oscilloscope, Fizziq), on visualise l'évolution de la tension en fonction du temps : c'est la représentation temporelle du signal sonore.
Si le signal se répète identiquement à lui-même, il est dit périodique.
Plus petite durée séparant deux reproductions à l'identique d'un motif élémentaire. Exprimée en secondes (s).
Nombre de fois que le motif se reproduit par seconde. Exprimée en hertz (Hz).
Relation période / fréquence :
Exemples numériques :
Si T = 5 ms = 0,005 s → f = 1 / 0,005 = 200 Hz
Si f = 440 Hz (la note La) → T = 1 / 440 ≈ 2,27 ms
👂 3. Perception du Son
Correspond à la fréquence. Son grave = fréquence basse. Son aigu = fréquence élevée.
Dépend de la forme de la représentation temporelle — les harmoniques donnent à chaque instrument sa couleur propre.
Différence entre le maximum et le minimum du signal. Plus l'amplitude est grande, plus le son est fort.
Domaines de fréquences : l'oreille humaine perçoit les sons entre 20 Hz et 20 000 Hz (20 kHz).
| Catégorie | Plage de fréquences |
|---|---|
| Infrasons | < 20 Hz |
| Sons graves (perçus) | 20 Hz – 200 Hz |
| Sons médiums (perçus) | 200 Hz – 2 000 Hz |
| Sons aigus (perçus) | 2 000 Hz – 20 000 Hz |
| Ultrasons | > 20 000 Hz (= 20 kHz) |
📊 4. Intensité Sonore & Décibels
Puissance reçue par unité de surface. Unité : W·m⁻²
Grandeur logarithmique exprimée en décibel (dB). L et I varient dans le même sens mais ne sont pas proportionnels.
Lorsque l'intensité sonore I double, le niveau L n'augmente que de 3 dB. Une augmentation de 3 dB réduit de moitié la durée maximale d'exposition tolérée.
Une exposition sonore prolongée à des niveaux élevés entraîne des dommages auditifs irréversibles (surdité partielle ou totale).
Seuil de danger : 85 dB — protections auditives obligatoires au-delà. Seuil de la douleur : 120 dB.
Durées maximales réglementaires : 85 dB → 8 h/j · 90 dB → 2 h · 100 dB → 15 min · 120 dB → 2–3 s