Fiche de révision : Propagation et perception du son

📋 Plan du Cours

1. Émission et propagation du son
2. Période et fréquence sonore
3. Timbre et forme du signal
4. Intensité sonore et risques auditifs
5. Fréquence et hauteur du son
6. Mesure de la vitesse du son

📖 1. Émission et propagation du son

★ À maîtriser

• Un diapason produit un son lorsqu’il est frappé et que ses branches vibrent.

📌 Le son peut exister sans être entendu et peut se propager dans les solides, mais il ne se propage pas dans l’espace vide.

Compléments

• Une caisse de résonance amplifie le son produit par un instrument.

💡 Astuce mémo

La vibration de la source → le son se propage dans un milieu matériel.

📖 2. Période et fréquence sonore

🔑 Notions clés & Définitions

• Période : Le plus petit intervalle de temps au bout duquel un signal se répète à l’identique.
• Fréquence : Le nombre de répétitions d’un signal par unité de temps.

★ À maîtriser

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

Compléments

• L’unité SI de la fréquence est le hertz, équivalent à la seconde inverse (s⁻¹).

📖 3. Timbre et forme du signal

🔑 Notions clés & Définitions

• Timbre : La signature sonore d’un instrument, qui dépend de la forme du signal sonore.

★ À maîtriser

📌 Deux instruments jouant la même note peuvent être distingués par leur timbre, même si leurs signaux ont la même fréquence.

Compléments

• Dans les exemples du cours, le diapason, la guitare et l’ukulélé jouent une note de fréquence 500 Hz et de période 0,002 s.

💡 Astuce mémo

La forme du signal comme une signature propre à chaque instrument.

📖 4. Intensité sonore et risques auditifs

🔑 Notions clés & Définitions

• Intensité sonore : Liée à l’amplitude du signal et mesurée en watts par mètre carré (W·m⁻²) à l’aide d’un intensimètre acoustique.

★ À maîtriser

• Le niveau d’intensité sonore se mesure en décibels (dB) et constitue une grandeur logarithmique.

📌 Lorsque le niveau d’intensité sonore augmente de 10 dB, l’intensité sonore est multipliée par 10.

• Selon l’Organisation mondiale de la santé (OMS), une exposition à 85 dB pendant 8 h est considérée comme dangereuse, tandis qu’une exposition à 120 dB peut entraîner une perte d’audition.

Compléments

📌 Une hausse de 10 dB ne correspond pas à une sensation sonore deux fois plus forte, et la perception du niveau sonore varie selon les individus.

• La circulation routière est la principale source de pollution sonore dans l’agglomération parisienne, et 82 % des habitants du Grand Paris sont exposés chez eux à des niveaux dépassant les recommandations.

📖 5. Fréquence et hauteur du son

🔑 Notions clés & Définitions

• Hauteur d’un son : Liée à sa fréquence, elle indique si le son est grave ou aigu.

📝 Points essentiels

• Les sons de fréquence inférieure à 20 Hz sont des infrasons et ceux de fréquence supérieure à 20 000 Hz sont des ultrasons.

💡 Astuce mémo

Grave ou aigu : c’est la fréquence qui fixe la hauteur.

📖 6. Mesure de la vitesse du son

🔑 Notions clés & Définitions

• Écart relatif : L’écart relatif compare une valeur expérimentale à une valeur théorique ou tabulée ; un écart inférieur à 10 % valide la proximité expérimentale selon le critère du cours.

★ À maîtriser

📐 Formule - La vitesse expérimentale du son se calcule par $v_{\text{son}} = \frac{2d}{\Delta t_1 - \Delta t_2}$.

Compléments

• Pour mesurer la vitesse du son, deux smartphones séparés d’une distance d enregistrent le délai entre deux claquements et mesurent les durées Δt₁ et Δt₂.

📐 Formule - Le retard entre les deux smartphones est $\tau = \frac{d}{v_{\text{son}}}$.

📐 Formule - Les durées mesurées vérifient $\Delta t_1 = \Delta t_2 + 2\tau = \Delta t_2 + \frac{2d}{v_{\text{son}}}$.

📐 Formule - L’écart relatif est $\left|\frac{V_{\text{exp}}-V_{\text{th}}}{V_{\text{th}}}\right|\times 100$.

• Le cours propose d’expliquer les écarts expérimentaux par la main-d’œuvre, le matériel, le milieu, la matière ou la méthode.

💡 Astuce mémo

Deux claquements → deux durées mesurées → retard τ → vitesse.