Fiche de révision : Émission et perception du son

📋 Plan du Cours

1. Chaîne sonore et récepteurs
2. Vibration et propagation sonore
3. Vitesse de propagation du son
4. Signaux sonores périodiques
5. Période et fréquence
6. Domaine auditif et hauteur
7. Timbre et intensité sonore
8. Exposition et risques auditifs

📖 1. Chaîne sonore et récepteurs

★ À maîtriser

• 🔄 La chaîne sonore suit trois étapes :
  1. Émission du son par un émetteur
  2. Propagation du son dans un milieu matériel
  3. Réception du son par un récepteur

Compléments

• Lorsqu’une personne écoute la radio, la radio est l’émetteur, l’air est le milieu de propagation et la personne est le récepteur.

• Un son peut exister sans être entendu, mais sa réception nécessite un récepteur capable de recevoir les vibrations, comme le tympan ou une membrane de microphone.

💡 Astuce mémo

Émetteur → milieu → récepteur

📖 2. Vibration et propagation sonore

🔑 Notions clés & Définitions

• Vibration sonore : Mouvement de va-et-vient d’un objet qui produit un signal sonore.

★ À maîtriser

• La vibration d’un objet se transmet de proche en proche dans un milieu matériel, ce qui permet la propagation du signal sonore.

📌 Le son ne se propage que dans un milieu contenant de la matière et ne se propage pas dans le vide.

Compléments

• Une caisse de résonance permet généralement d’amplifier le son émis par une source.

• Lors de la propagation sonore, les zones de compression et de dépression se déplacent dans le milieu, tandis que les particules ne se déplacent pas avec l’onde.

💡 Astuce mémo

La matière transmet le son ; le vide l’arrête

📖 3. Vitesse de propagation du son

★ À maîtriser

📐 Formule - La vitesse de propagation $V$ d’un son est égale à la distance parcourue $d$ divisée par la durée $\Delta t$ du parcours : $V = \frac{d}{\Delta t}$.

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

Compléments

• Dans l’air à 20 °C, le son se propage à 340 m/s, tandis que la lumière se propage à 3 × 10⁸ m/s.

📐 Formule - Dans l’air, la vitesse du son en m/s dépend de la température $\theta$ en °C selon la relation $V_{son} = 331{,}5 + 0{,}607 \times \theta$.

📖 4. Signaux sonores périodiques

🔑 Notions clés & Définitions

• Signal périodique : Signal qui se reproduit identique à lui-même à intervalles réguliers.

★ À maîtriser

📌 Un signal périodique présente un même motif qui se répète à intervalles réguliers, contrairement à un signal non périodique qui ne présente pas cette répétition régulière.

Compléments

• Un microphone transforme les variations de pression sonore en signal électrique, qui peut ensuite être étudié avec un ordinateur ou un smartphone et un logiciel de traitement du son.

📖 5. Période et fréquence

🔑 Notions clés & Définitions

• Période : Durée au bout de laquelle le signal se reproduit identique à lui-même.
• Fréquence : Nombre de répétitions du signal par seconde, exprimé en hertz (Hz).

★ À maîtriser

📐 Formule - La fréquence $f$ est l’inverse de la période $T$, avec $T$ en secondes et $f$ en hertz : $f = \frac{1}{T}$ et $T = \frac{1}{f}$.

Compléments

• Pour le diapason, une période de 2,25 ms correspond à une fréquence de 440 Hz.

📌 Pour calculer une fréquence en hertz avec la relation entre fréquence et période, la période doit être convertie en secondes.

📖 6. Domaine auditif et hauteur

🔑 Notions clés & Définitions

• Hauteur : Sensation auditive liée à la fréquence du signal sonore, qui permet de distinguer un son grave d’un son aigu.

📝 Points essentiels

• Le domaine de fréquences perceptible par l’oreille humaine s’étend de 20 Hz à 20 000 Hz.

📌 Un son grave a une fréquence faible, tandis qu’un son aigu a une fréquence élevée.

📖 7. Timbre et intensité sonore

🔑 Notions clés & Définitions

• Timbre : Sensation auditive liée à la forme temporelle du signal, qui permet de reconnaître un instrument.
• Intensité sonore : Puissance sonore reçue par unité de surface, exprimée en watt par mètre carré (W·m⁻²).
• Niveau sonore : Le niveau d’intensité sonore mesure la sensation auditive, permet d’évaluer la dangerosité d’un son et s’exprime en décibels acoustiques (dB).

📝 Points essentiels

📌 Deux instruments peuvent jouer la même note et avoir la même intensité tout en produisant des signaux de formes temporelles différentes, ce qui permet de les distinguer par leur timbre.

• Plus l’intensité sonore est grande, plus le niveau sonore est grand, mais ces deux grandeurs ne sont pas proportionnelles.

• Lorsque l’intensité sonore double, le niveau sonore augmente de 3 dB.

• Le niveau sonore diminue lorsque le capteur s’éloigne de la source et se mesure à l’aide d’un sonomètre.

💡 Astuce mémo

La fréquence distingue la hauteur ; la forme du signal distingue le timbre

📖 8. Exposition et risques auditifs

🔑 Notions clés & Définitions

• Exposition sonore : L’exposition sonore tient compte à la fois du niveau sonore et de la durée d’exposition de l’oreille.

★ À maîtriser

• Une exposition sonore trop élevée peut provoquer une perte temporaire ou permanente de l’audition ainsi que des acouphènes.

Compléments

• Les dommages auditifs dus aux agressions sonores peuvent se cumuler au cours de la vie, et non seulement sur une semaine.

📌 La législation européenne fixe une limite d’exposition sonore de 85 dB par jour.

💡 Astuce mémo

Exposition sonore trop élevée → troubles auditifs