Visualiser les caractéristiques d'un son

L’intensité et la fréquence sont les principales caractéristiques du son…

L'intensité

Lorsque l’on parle d’intensité, on se réfère à la quantité d’énergie produite en un temps défini par unité de surface. Si cette quantité est importante alors le son est fort et inversement. Afin d’exprimer au mieux et avec des valeurs simples les niveaux de pression acoustique, on utilise une échelle logarithmique. Par convention, l’unité d’un niveau sonore est le décibel (dB). Le seuil d’audibilité correspond à 0 dB.

La somme magique

Protocole :

Prendre deux téléphones identiques et réglés sur le même volume sonore.

En faire sonner un, puis les deux.

Eventuellement, répéter l’expérience en mesurant les deux niveaux sonores avec un sonomètre.

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Que se passe-t-il ?

Le volume sonore est plus important lorsque les deux appareils sonnent en même temps.

Si un téléphone sonne à un niveau de 70 dB, quel est le niveau sonore des deux téléphones ? 70 dB ? 140 dB ? …

Quand on mesure le niveau sonore des deux téléphones, il est de 73 dB.

Explication :

Les deux téléphones font plus de bruit qu’un seul. Le volume sonore ne peut donc pas être identique.

Si on suit une règle arithmétique, 70 + 70 = 140. Mais 140 dB représente le volume sonore d’un avion au décollage à 1 mètre. Deux téléphones font-ils autant de bruit ?

Pour additionner des niveaux sonores entre eux, il faut utiliser une échelle logarithmique. Ainsi, 70 dB « + » 70 dB donnent 73 dB. Lorsque le nombre de sources de même niveau sonore double, le niveau sonore global augmente de 3 dB.

La fréquence

La fréquence désigne le nombre de vibrations pendant une seconde. Son unité est le Hertz (Hz). On parle aussi de la hauteur du son.

Plus le nombre d’oscillations par seconde est élevé, plus le son perçu sera aigu.

L’oreille humaine capte des sons compris entre 20 et 20 000 Hz. Avec l’âge, cet intervalle se réduit.

La réglette musicale

Protocole :

Poser une réglette en bordure de table, en la laissant dépasser d’environ 15 cm.

Exercer une force sur le bout de la règle puis relâcher.

Faire varier la distance entre le bout de la règle et la table et réitérer l’expérience.

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Que se passe-t-il ?

La partie de la règle qui dépasse de la table oscille. Plus la distance entre le bout de la règle et la table diminue, plus la partie de la règle qui dépasse vibre rapidement. Le son est plus aigu.

Explication :

Lorsque la partie de la règle qui dépasse se raccourcit, sa rigidité augmente et l’amplitude de l’oscillation diminue. A vitesse égale mais à distance plus courte, le nombre d’oscillations par seconde (la fréquence) est plus important, ce qui implique un son plus aigu.

Le même phénomène est observé avec une guitare. En variant l’endroit où l’on pince la corde, on fait varier la longueur de celle-ci, ce qui permet des fréquences différentes.