Fiche de révision : Émission et perception d’un son

📋 Plan du Cours

1. Émission et propagation sonore
2. Vitesse de propagation du son
3. Signaux sonores périodiques
4. Perception et caractéristiques du son
5. Intensité et niveau sonore
6. Sons purs et sons composés

📖 1. Émission et propagation sonore

🔑 Notions clés & Définitions

• Signal sonore : Vibration produite par un objet qui se propage de proche en proche dans un milieu matériel élastique et compressible.

★ À maîtriser

📌 Un signal sonore ne peut pas se propager dans le vide et nécessite un milieu matériel comme l’air, l’eau ou un métal.

Compléments

• La présence d’une caisse de résonance amplifie un signal sonore.

💡 Astuce mémo

Vibration de l’objet → signal sonore → propagation de proche en proche

📖 2. Vitesse de propagation du son

★ À maîtriser

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

📌 La vitesse de propagation d’un signal sonore dépend du milieu et de sa température, et elle augmente lorsque le milieu est plus dense.

Compléments

• Les vitesses indiquées sont:
  • 0 m·s⁻¹ dans le vide
  • 340 m·s⁻¹ dans l’air
  • 1300 m·s⁻¹ dans le plomb
  • 1500 m·s⁻¹ dans l’eau

💡 Astuce mémo

Vide : 0 m·s⁻¹ ; milieu matériel : propagation possible

📖 3. Signaux sonores périodiques

🔑 Notions clés & Définitions

• Signal périodique : Lorsque son enregistrement présente la répétition régulière d’un même motif.

★ À maîtriser

📌 La période T est la durée d’un cycle complet en secondes, tandis que la fréquence f est le nombre de cycles par seconde en hertz.

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

Compléments

• 🔄 L’acquisition suit trois étapes:

  1. capter le son avec un microphone
  2. obtenir un signal électrique
  3. visualiser le signal avec un dispositif d’acquisition

• Un son de période 0,002 s a une fréquence de 500 Hz, tandis qu’un son de fréquence 250 Hz a une période de 0,004 s.

💡 Astuce mémo

Motif répété → période T → fréquence f

📖 4. Perception et caractéristiques du son

🔑 Notions clés & Définitions

• Timbre : L’identité sonore d’un instrument de musique ou d’une voix, qui dépend de la forme du signal sonore.

★ À maîtriser

• Le domaine d’audibilité d’une oreille humaine normale est compris entre 20 Hz et 20 kHz.

📌 La hauteur d’un son correspond à sa fréquence : plus la fréquence est élevée, plus le son est aigu, et plus elle est faible, plus le son est grave.

Compléments

• Le « la » de fréquence 440 Hz produit par une corde de guitare réalise 440 vibrations par seconde.

💡 Astuce mémo

Fréquence : hauteur ; forme du signal : timbre

📖 5. Intensité et niveau sonore

🔑 Notions clés & Définitions

• Intensité sonore : Mesure de l’énergie transportée par une onde sonore par unité de surface et s’exprime en W·m⁻².

★ À maîtriser

📌 L’intensité sonore est reliée à l’amplitude du signal et diminue lorsqu’on s’éloigne de la source.

📐 Formule — Le niveau d’intensité sonore vérifie $L=10\log\left(\frac{I}{I_0}\right)$ et s’exprime en décibels, avec $I_0=1{,}0\times10^{-12}\ \mathrm{W\,m^{-2}}$.

Compléments

• Pour une fréquence de 1000 Hz, le seuil d’audibilité est une intensité de 1,0×10⁻¹² W·m⁻² et correspond à un niveau d’intensité de 0 dB.

• Avec une vitesse du son de 340 m·s⁻¹ et un décalage de 5 s, la distance entre le volcan et l’observateur est de 1700 m, soit 1,7 km.

💡 Astuce mémo

Éloignement de la source → intensité plus faible

📖 6. Sons purs et sons composés

🔑 Notions clés & Définitions

• Son pur : Associé à un signal périodique représenté par une courbe sinusoïdale.
• Son composé : Associé à un signal périodique non sinusoïdal décomposable en une somme de signaux sinusoïdaux de fréquences différentes.

📝 Points essentiels

• Dans un son composé, les fréquences des signaux sinusoïdaux sont toutes des multiples d’une fréquence fondamentale f et sont appelées harmoniques.

💡 Astuce mémo

Pur : sinusoïde ; composé : somme d’harmoniques

📊 Tableaux de synthèse

Caractéristiques des sons