Fiche de révision : Émission et perception du son

📋 Plan du Cours

1. Émission et propagation sonore
2. Vitesse de propagation du son
3. Signaux sonores périodiques
4. Fréquence et caractéristiques du son
5. Intensité sonore et risques auditifs

📖 1. Émission et propagation sonore

🔑 Notions clés & Définitions

• Signal sonore : Produit par la vibration d’un objet, qui transmet ses vibrations à l’air environnant.
• Propagation sonore : Une perturbation de la matière qui se transmet de proche en proche sans transport de matière.

★ À maîtriser

📌 Un son a besoin d’un milieu matériel pour se propager et ne se propage pas dans le vide.

Compléments

• Une caisse de résonance amplifie le signal en favorisant la transmission du son dans l’air.

• La membrane d’un haut-parleur fait vibrer l’air environnant, et cette vibration se propage de proche en proche jusqu’aux oreilles.

💡 Astuce mémo

La vibration de l’objet met l’air en mouvement, puis la perturbation se transmet de proche en proche.

📖 2. Vitesse de propagation du son

★ À maîtriser

• La vitesse de propagation d’un son dépend du milieu de propagation.

📐 Formule - La vitesse de propagation vérifie $v = \frac{d}{\Delta t}$, où v est en m·s⁻¹, d en m et Δt en s.

• La vitesse du son dans l’air est de 340 m·s⁻¹.

Compléments

• Les vitesses indiquées sont les suivantes : 1,4 m·s⁻¹ pour un marcheur, 5,6 m·s⁻¹ pour un vélo, 22,2 m·s⁻¹ pour une voiture sur route, 83,3 m·s⁻¹ pour un TGV, 250 m·s⁻¹ pour un avion de ligne, 340 m·s⁻¹ pour le son dans l’air, environ 3,0 × 10⁸ m·s⁻¹ pour la lumière dans l’air

• Pour convertir une vitesse de m·s⁻¹ en km·h⁻¹, on la multiplie par 3,6.

📖 3. Signaux sonores périodiques

🔑 Notions clés & Définitions

• Signal périodique : Se reproduit identique à lui-même à intervalles de temps réguliers.
• Période : La plus petite durée, exprimée en secondes, au bout de laquelle le signal se répète identiquement.
• Fréquence : Le nombre de fois qu’un signal se reproduit identiquement en une seconde, soit le nombre de motifs élémentaires par seconde.
• Motif élémentaire : La partie d’un signal périodique qui se répète identiquement au cours du temps.

★ À maîtriser

• Une chaîne de mesure transforme les vibrations sonores en un signal électrique, le numérise puis l’affiche en fonction du temps.

📐 Formule - La fréquence et la période sont liées par $f = \frac{1}{T}$ et $T = \frac{1}{f}$.

Compléments

• Pour mesurer précisément une période, on mesure la durée de plusieurs motifs puis on la divise par le nombre de motifs.

📖 4. Fréquence et caractéristiques du son

🔑 Notions clés & Définitions

• Timbre : Une caractéristique liée à la perception auditive d’un son et à la forme de son signal.

★ À maîtriser

• L’oreille humaine perçoit les sons dont la fréquence est comprise entre 20 Hz et 20 kHz.

📌 La hauteur d’un son est liée à sa fréquence : une fréquence plus élevée correspond à un son plus aigu, tandis qu’une fréquence plus basse correspond à une hauteur plus faible.

Compléments

• Deux instruments différents peuvent produire des sensations auditives différentes en jouant des sons de même hauteur, en raison de leur timbre.

💡 Astuce mémo

Même hauteur, timbre différent : deux instruments peuvent produire des sensations auditives distinctes.

📖 5. Intensité sonore et risques auditifs

🔑 Notions clés & Définitions

• Intensité sonore : Dépend de l’amplitude du signal et s’exprime en watts par mètre carré (W·m⁻²) ; un son plus fort a une amplitude plus importante.
• Niveau d’intensité sonore : Mesuré avec un sonomètre, s’exprime en décibels (dB) et est lié à l’intensité sonore I.

★ À maîtriser

• Le seuil de danger sonore est de 85 dB et le seuil de douleur est de 120 dB.

• Une exposition sonore à un niveau élevé peut entraîner une perte temporaire ou permanente de l’audition, voire une surdité irréversible.

Compléments

• La sensation auditive dépend de l’intensité sonore et le son est perçu plus fort lorsque l’intensité augmente.

📌 Le niveau d’intensité sonore L et l’intensité sonore I varient dans le même sens, mais ne sont pas proportionnels.

💡 Astuce mémo

Un niveau sonore élevé peut entraîner une perte auditive temporaire ou permanente.