Chap II: PROPAGATION DU SON
1)
Onde sonore :
Une
vibration mécanique d’un corps se propage sous forme d'ondes (ex : si on jette
une pierre dans l'eau, les vagues se déplacent, mais l'eau reste au même endroit).
Le
son résulte de la variation de pression
de l’air, qui se propage sous forme d'ondes. La compression se
propage, mais les particules d'air oscillent seulement de quelques micromètres
autour d'une position stable. On ressent cette vibration grâce à l'ouïe.
L'amplitude
de la variation de pression est faible par rapport à la pression atmosphérique.
2)
Vitesse du son :
Dans
l'air, la vitesse du son est d'environ 340 m/s
dans les conditions
normales de température et de pression. Plus la température ou la
pression sont élevées, plus la vitesse est grande.
On
utilise la relation v=d/t (v en m/s, d en m et t
en s), qui s’écrit aussi d=v x t ou t=d/v
Dans
l'eau, la vitesse
du son est d'environ 1 500 m/s. Dans l'acier, les vibrations se
propagent de 5600 à 5 900 m/s. Le son ne se propage pas dans le vide,
faute de matière pour que la vibration se propage en ondes sonores.
3) Calcul d’une distance à
l’aide d’un son :
Lorsqu’un
son est réfléchi par une surface dure, il peut revenir vers la source :
c’est l’écho. La durée de décalage entre l’émission et la réception de l’écho
permet de calculer la distance aller-retour avec la paroi qui a provoqué cet
écho. Un son, comme celui de l’écho, est un signal car il transporte une
information, permettant ici de déterminer indirectement une distance.
4)
Fréquence sonore :
La
vibration qui apparait lors de l’émission d’un son se reproduit un certain
nombre de fois par seconde. Ce nombre est la fréquence du son, exprimée en hertz (symbole : Hz). Par exemple, lorsqu’un homme émet un son de
100Hz, ses cordes vocales vibrent 100 fois par seconde.
Plus
la vibration est rapide, plus la fréquence est élevée (et le son aigu). A
l’inverse, plus la vibration est lente, plus la fréquence est basse (et plus le
son est grave).
Tout être vivant doté d'une ouïe peut percevoir une partie du spectre sonore. L'oreille humaine ne perçoit les sons que dans une plage de fréquences allant de 16 Hz à 18 kHz. Cette plage est différentes selon les espèces (ex : les chat
s entendent jusqu'à 65 kHz, la chauve-souris et le dauphin jusqu'à 500 kHz).En
dessous de 16 Hz, les vibrations du milieu se nomment infrasons.
Au-dessus
de 20 kHz, soit 20 000 Hz, il s'agit d'ultrasons.
Activité
expérimentale :
entendre le son d’un haut parleur en fonction de la
fréquence
5)
Niveau sonore :
L’oreille
entend des sons plus ou moins forts : c’est l’intensité acoustique (liée à
une variation de pression de l’air).
Le niveau sonore se mesure en un point avec un
sonomètre. Il s'exprime souvent en décibels
(dB). C'est une grandeur sans dimension. Un décibel
correspond à la plus petite variation de volume sonore perceptible par un
humain.
Quand le niveau sonore augmente de 10 dB, le volume sonore (intensité acoustique) est multiplier
10; Quand le niveau sonore augmente de 20 dB, le volume sonore (intensité acoustique) est multiplier
100; etc
En
plein air, le niveau sonore d’un signal reçu diminue de 6 dB quand la distance
à la source est multipliée par 2.
Recherche internet : chercher une
échelle des niveaux sonores