Fiche de révision : Le son et ses caractéristiques

📋 Plan du Cours

1. Signal périodique et fréquence
2. Sons purs et sons composés
3. Intensité et niveau sonore
4. Fréquence des cordes et des vents
5. Harmoniques et résonance
6. Gamme tempérée et note de référence

📖 1. Signal périodique et fréquence

🔑 Notions clés & Définitions

• Signal périodique : Lorsque son enregistrement présente la répétition régulière d’un même motif élémentaire.
• Période : Le plus petit intervalle de temps au bout duquel le motif élémentaire se répète, et elle s’exprime en seconde.

📝 Points essentiels

📐 Formule - La fréquence f d’un signal périodique est liée à sa période T par $f=\frac{1}{T}$, avec f en hertz et T en seconde.

• Une note de musique est liée à la fréquence du son qui lui correspond.

💡 Astuce mémo

Motif répété → période T → fréquence f

📖 2. Sons purs et sons composés

🔑 Notions clés & Définitions

• Son composé : Associé à un signal périodique non sinusoïdal dont le spectre comporte une fréquence fondamentale et plusieurs harmoniques.
• Fréquence fondamentale : La fréquence la plus basse d’un son composé ou l’unique fréquence d’un son pur.

📝 Points essentiels

📌 Un son pur possède une représentation temporelle sinusoïdale et un spectre comportant uniquement la fréquence fondamentale f0.

• Un signal périodique associé à un son composé se décompose en une somme de signaux sinusoïdaux dont les fréquences sont des multiples entiers de la fréquence fondamentale.

💡 Astuce mémo

Son pur = un pic ; son composé = plusieurs pics

📖 3. Intensité et niveau sonore

🔑 Notions clés & Définitions

• Intensité sonore : L’intensité sonore I est la puissance sonore P reçue par unité de surface S et vérifie $I=\frac{P}{S}$.

📝 Points essentiels

📐 Formule - Le niveau d’intensité sonore est donné par $L=10\log\left(\frac{I}{I_0}\right)$, où I0 vaut $1{,}0\times10^{-12}\ \mathrm{W\cdot m^{-2}}$.

📌 Pour plusieurs sources sonores, l’intensité sonore totale est la somme des intensités individuelles, soit $I=I_1+I_2+\cdots+I_n$, tandis que les niveaux sonores ne s’additionnent pas.

💡 Astuce mémo

I s’additionne, L ne s’additionne pas

📖 4. Fréquence des cordes et des vents

📝 Points essentiels

📐 Formule - La fréquence fondamentale d’une corde vibrante vérifie $f_0=\frac{1}{2\ell}\sqrt{\frac{T}{\mu}}$, où ℓ est sa longueur, T sa tension et μ sa masse linéique.

📌 Pour une corde vibrante, une augmentation de la tension augmente la fréquence fondamentale, tandis qu’une augmentation de la longueur ou de la masse linéique la diminue.

📌 Dans un instrument à vent, une colonne d’air plus longue produit une fréquence plus faible et un son plus grave, tandis qu’une colonne plus courte produit un son plus aigu.

💡 Astuce mémo

Corde ou colonne d’air plus longue → fréquence plus faible → son plus grave

📖 5. Harmoniques et résonance

🔑 Notions clés & Définitions

• Harmoniques : Les fréquences présentes dans un son composé qui sont des multiples entiers de sa fréquence fondamentale.

📝 Points essentiels

📐 Formule - Pour une corde vibrante, l’harmonique de rang n vérifie $f_n=(n+1)f_0$.

💡 Astuce mémo

Fondamentale, premier harmonique, second harmonique

📖 6. Gamme tempérée et note de référence

📝 Points essentiels

• Le la3 sert de note de référence pour accorder les instruments et correspond également à la tonalité du téléphone.

📊 Tableaux de synthèse

Son pur et son composé

Intensité et niveau sonore