Fiche de révision : Introduction à la physique du son

📋 Plan du Cours

1. Objectifs et organisation du cours
2. Nature et propagation du son
3. Voix et acquisition des signaux
4. Perception et appréciation sonore
5. Signaux périodiques et apériodiques
6. Sinusoïdes et sons complexes
7. Paramètres temporels et spatiaux
8. Phase et déphasage

📖 1. Objectifs et organisation du cours

★ À maîtriser

• En orthophonie, la physique sert à représenter les signaux, comprendre la propagation des sons, estimer leur qualité et, accessoirement, améliorer la prise de son.

• Les questions de cours portent sur les concepts étudiés et demandent souvent une réponse de cinq à six lignes, tandis que 80 à 90 % des notions sont évaluées dans la partie exercice.

📐 Formule - Les décibels ne s’additionnent pas directement ; la différence de logarithmes vérifie $\log(a)-\log(b)=\log\left(\frac{a}{b}\right)$.

Compléments

• L’examen dure une heure et autorise une feuille aide-mémoire recto, écrite à la main.

• Les TD sont des énoncés d’examens susceptibles de servir à l’examen et nécessitent une règle, une calculatrice et du matériel de géométrie.

📖 2. Nature et propagation du son

🔑 Notions clés & Définitions

• Son : Vibration mécanique d’un support gazeux, liquide ou solide, liée à une interaction mécanique entre structures.

★ À maîtriser

• L’existence d’un son requiert trois éléments :
  • une source qui le produit
  • un milieu qui le transmet
  • un récepteur qui le perçoit ou le mesure

• Une source vibrante provoque des variations de pression qui se propagent dans un milieu élastique sous forme d’onde sonore.

• Lorsqu’un son se propage, le milieu ne se déplace pas globalement : seule une vibration locale et une variation de pression se transmettent.

Compléments

• Aucun son ne se propage dans le vide, car la propagation nécessite un milieu matériel.

💡 Astuce mémo

Source vibrante → milieu élastique → variation de pression propagée

📖 3. Voix et acquisition des signaux

🔑 Notions clés & Définitions

• Signal sonore : Représentation ponctuelle d’un événement sonore, par exemple lorsqu’il est acquis par un microphone.

★ À maîtriser

• Pour une voyelle voisée, les cordes vocales constituent la source, l’air est le milieu de propagation et le conduit vocal forme une cavité de résonance qui amplifie certaines fréquences.

Compléments

• Dans l’air, la vitesse de propagation du son indiquée par le cours est de 340 m/s.

• Un signal de parole est très variable et contient plusieurs informations ; une expérience doit donc être conçue selon un protocole pour contrôler les différences d’environnement acoustique et de pathologies individuelles.

📖 4. Perception et appréciation sonore

🔑 Notions clés & Définitions

• Intelligibilité : Capacité à percevoir correctement l’information sonore à l’aide des mots qui forment des phrases.

★ À maîtriser

• La gêne sonore peut être liée à un son trop fort, trop long, agressif ou désagréable, et varie selon les personnes.

• Le bruit désigne ici l’environnement sonore et les sources autres que la source d’intérêt, comme des conversations simultanées.

📌 Demander à une personne de parler plus fort en présence de bruit peut provoquer un forçage vocal et ne convient pas lorsqu’on veut recueillir des données sans ce forçage.

Compléments

• L’esthétique sonore est difficile à définir et peut notamment tenir à l’harmonie, à l’équilibre entre son et silence et au bien-être auditif.

💡 Astuce mémo

Intelligibilité : comprendre les mots ; gêne : supporter le son ; esthétique : apprécier sa qualité

📖 5. Signaux périodiques et apériodiques

🔑 Notions clés & Définitions

• Son périodique : Répète un même motif à intervalles temporels réguliers.
• Son apériodique : Ne présente pas de motif répété et n’est pas nécessairement aléatoire.

📝 Points essentiels

• Certains phonèmes non voisés sont modélisés par des bruits, au sens de vibrations aléatoires.

💡 Astuce mémo

Périodique : motif répété ; apériodique : aucun motif répété

📖 6. Sinusoïdes et sons complexes

★ À maîtriser

📌 Un son périodique simple est composé d’une seule sinusoïde, tandis qu’un son périodique complexe répète un motif constitué de plusieurs composantes sinusoïdales.

• Une onde périodique complexe peut être décomposée en une somme d’ondes sinusoïdales simples.

Compléments

• Le diapason est donné comme exemple de son périodique simple.

• La fréquence fondamentale joue un rôle important dans la construction d’un son complexe, et sa troisième harmonique est un multiple entier de cette fréquence fondamentale.

📖 7. Paramètres temporels et spatiaux

🔑 Notions clés & Définitions

• Amplitude : Mesure l’écartement maximal par rapport à la position d’équilibre et peut être exprimée en pascals ou en décibels.
• Période : La période, notée $T$ et mesurée en secondes, est l’intervalle régulier au bout duquel le signal se reproduit identiquement à lui-même.

• Longueur d’onde : La longueur d’onde $\lambda$ est la distance entre deux points correspondants successifs d’une onde, par exemple deux maxima, et constitue l’équivalent spatial de la période temporelle.

★ À maîtriser

📐 Formule - La fréquence est l’inverse de la période : $f=\frac{1}{T}$.

• La fréquence représente le nombre d’oscillations par seconde et s’exprime en hertz.

Compléments

• Un La à 440 hertz correspond à 440 oscillations par seconde.

📖 8. Phase et déphasage

🔑 Notions clés & Définitions

• Phase à l’origine : La phase à l’origine représente le décalage d’une sinusoïde à l’instant $T=0$.

📝 Points essentiels

📌 Deux sinusoïdes de même fréquence et de même période peuvent être décalées l’une par rapport à l’autre sans se rattraper ; le cours décrit ce retard comme un déphasage.

📐 Formule - Le déphasage se calcule en radians par $\varphi=\frac{2\pi\tau}{T}$ ou en degrés par $\varphi=\frac{360\tau}{T}$, où $\tau$ est le retard et $T$ la période.