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Physique

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Cours / Physique / Terminale S
Caractéristiques des sons  
  • 1. Différents types de son
    • a. Son pur
    • b. Son complexe
  • 2. Hauteur d’un son
  • 3. Timbre d’un son
    • a. Harmoniques
    • b. Transitoires d’attaque et...
  • 4. Intensité sonore
    • a. L’intensité...
    • b. L’intensité...
  • 5. Niveau sonore
  • 6. Sensibilité de l’oreille
    • a. Sensibilité en...
    • b. Sensibilité en...
    • c. La gamme

Objectifs : La plupart des sons (plus rigoureusement nommés ondes sonores) sont complexes. 
Pour les décrire, les musiciens leur associent des caractéristiques telles que la hauteur, le timbre et l’intensité sonore.
A ces caractéristiques sont associées des grandeurs physiques qui permettent donc de définir les sons et considérer leurs effets sur la perception auditive.
1. Différents types de son 
a. Son pur
Un son pur (ou son simple) correspond à une onde sinusoïdale dont la fréquence et l'amplitude maximale sont constantes au cours du temps.
Le son du diapason est un exemple de son pur. 
b. Son complexe
La plupart des sons que nous percevons dans notre environnement ne sont pas purs mais complexes.
Ils sont composés de plusieurs sons purs de fréquences et d'amplitudes différentes.

Graphiquement, un son complexe est représenté par une courbe périodique, non sinusoïdale et de forme compliquée. Elle est la résultante de la superposition de plusieurs vibrations : la vibration fondamentale de fréquence f1 sur laquelle se superposent des vibrations harmoniques dont les fréquences sont des multiples de la première.
 

Doc. 1. Vibration (son complexe) résultant de la superposition d'harmoniques
de fréquence
f1, f2 = 2 f1 et f4 = 4 f1 .

Les analyseurs d'harmoniques permettent de décomposer ce type de sons. Le résultat graphique d'une telle analyse est appelé spectre des fréquences ou spectrogramme (doc. 1).

 

Doc. 2. Spectre des fréquences du son à harmonies multiples.

Chaque harmonique est représentée par un segment de droite dont l'abscisse donne la fréquence.
La hauteur de chaque segment est proportionnelle à l'intensité (ou amplitude) du son (doc. 2).

2. Hauteur d’un son

La caractéristique qui permet de dire si un son est aigu ou grave est appelée hauteur.
On associe à la hauteur d’un son la fréquence de son mode de vibration fondamentale,  exprimée en hertz (symbole : Hz). 

Lorsque les sons se succèdent ou se superposent, l’oreille est sensible au rapport de leur hauteur.

3. Timbre d’un son
a. Harmoniques

Le son d’une même note (même fréquence fondamentale), mais émise par deux instruments différents n’est pas perçu de la même façon par l’oreille. On dit alors que ces deux sons n’ont pas le même timbre.
Autrement dit, le timbre d’un son dépend de l’instrument qui émet ce son.

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