Fiche de révision : Son et musique

📋 Plan du Cours

1. Propagation et perception du son
2. Période et fréquence des signaux
3. Sons purs et sons complexes
4. Timbre et spectres harmoniques
5. Niveau et intensité sonore

📖 1. Propagation et perception du son

★ À maîtriser

• La membrane vibrante d’un haut-parleur produit un son qui se propage dans toutes les directions par une succession de compressions et de dilatations des molécules du milieu.

• Le son se propage dans les solides, les liquides et les gaz, avec des vitesses de 340 m/s dans l’air, de 1 520 m/s dans l’eau de mer et de 5 000 m/s dans l’acier.

• L’oreille humaine entend les sons dont la fréquence est comprise entre 20 Hz et 20 000 Hz ; les fréquences inférieures sont des infrasons et celles qui dépassent cette plage sont des ultrasons.

📌 Plus un son est aigu, plus sa fréquence est élevée ; la fréquence se mesure en hertz, noté Hz.

Compléments

• Pour analyser un son, un microphone convertit le signal sonore en signal électrique, qui peut ensuite être visualisé avec un logiciel spécifique.

💡 Astuce mémo

L’air transmet les compressions ; l’acier transmet plus vite que l’air.

📖 2. Période et fréquence des signaux

🔑 Notions clés & Définitions

• Signal périodique : Signal dont un même motif se répète régulièrement.
• Période : Durée d’un motif élémentaire d’un signal périodique, mesurée en secondes.
• Fréquence : Nombre de motifs élémentaires qui se répètent par seconde, mesuré en hertz.

★ À maîtriser

📐 Formule - La fréquence et la période sont liées par $f=\frac{1}{T}$ et $T=\frac{1}{f}$, avec f en hertz et T en secondes.

Compléments

• Pour une période de $2{,}0\times10^{-3}$ s, la fréquence vaut 500 Hz.

💡 Astuce mémo

Motif répété → période T → fréquence f.

📖 3. Sons purs et sons complexes

🔑 Notions clés & Définitions

• Son composé : Résulte de l’addition de plusieurs sons purs.

★ À maîtriser

📌 Un son pur est représenté par une courbe sinusoïdale, tandis qu’un son complexe est représenté par une courbe périodique non sinusoïdale.

Compléments

• Les fréquences indiquées pour les notes sont :
  • Do : 262 Hz
  • Ré : 294 Hz
  • Mi : 330 Hz
  • Fa : 349 Hz
  • Sol : 392 Hz
  • La : 440 Hz

💡 Astuce mémo

Pur : sinusoïde ; complexe : périodique non sinusoïdal.

📖 4. Timbre et spectres harmoniques

🔑 Notions clés & Définitions

• Fréquence fondamentale : Fréquence de base d’un son composé, à partir de laquelle les fréquences harmoniques sont des multiples entiers.
• Spectre de Fourier : Représentation de l’amplitude des composantes sinusoïdales d’un son en fonction de leur fréquence, qui permet d’identifier la présence et l’importance de ces fréquences.

★ À maîtriser

📌 La hauteur d’une note dépend de sa fréquence fondamentale, tandis que son timbre dépend de la présence des harmoniques et de leurs amplitudes.

Compléments

• Le diapason produit un son pur de fréquence 440 Hz correspondant à la note La.

• Les spectres associés aux notes Mi de guitare et de flûte présentent des composantes différentes, bien que les instruments jouent la même note.

💡 Astuce mémo

La fondamentale fixe la hauteur ; les harmoniques distinguent le timbre.

📖 5. Niveau et intensité sonore

★ À maîtriser

📐 Formule - Le niveau d’intensité sonore vérifie $L=10\log\left(\frac{I}{I_0}\right)$, où I est l’intensité sonore et $I_0=10^{-12}\,\mathrm{W\cdot m^{-2}}$ l’intensité de référence.

📐 Formule - L’intensité sonore associée à un niveau L vérifie $I=I_0\times10^{L/10}$.

📌 Une augmentation de 10 dB du niveau sonore correspond à une intensité sonore multipliée par 10, ce qui montre que le niveau n’augmente pas proportionnellement à l’intensité.

Compléments

• Dans le tableau fourni, les multiplications de l’intensité par 2, 5, 10, 20, 50, 100, 200 et 500 correspondent respectivement à des augmentations de niveau de 3, 7, 10, 13, 17, 20, 23 et 27 dB.

💡 Astuce mémo

Intensité multipliée par 10 → niveau augmenté de 10 dB.