Fiche de révision : Son et musique

📋 Plan du Cours

1. Propagation et périodicité du son
2. Sons purs et sons composés
3. Fréquence et instruments de musique
4. Notes, intervalles et gammes
5. Intensité et propagation sonore
6. Niveau d’intensité sonore

📖 1. Propagation et périodicité du son

🔑 Notions clés & Définitions

• Son : Propagation, dans un milieu matériel solide, liquide ou gazeux, d’une succession de compressions et de détentes.
• Phénomène périodique : Phénomène dont un motif élémentaire se reproduit à l’identique au cours du temps, et la période est la durée de ce motif.

📝 Points essentiels

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

📖 2. Sons purs et sons composés

🔑 Notions clés & Définitions

• Son pur : Associé à un signal périodique sinusoïdal dont le spectre ne présente qu’une seule fréquence.
• Son composé : Associé à un signal périodique non sinusoïdal qui se décompose en une somme de signaux sinusoïdaux.
• Fréquence fondamentale : Plus basse fréquence relevée sur le spectre d’un son composé.
• Harmoniques : Fréquences du spectre qui sont des multiples entiers de la fréquence fondamentale du son composé.

📝 Points essentiels

📌 La représentation temporelle d’un son a le temps en abscisse et visualise le signal, tandis que le spectre a la fréquence en abscisse et représente les fréquences des signaux sinusoïdaux constituants.

💡 Astuce mémo

Un pic pour le son pur, plusieurs harmoniques pour le son composé

📖 3. Fréquence et instruments de musique

★ À maîtriser

• La fréquence fondamentale d’une corde tendue dépend de sa longueur, de sa tension et de sa masse linéique, c’est-à-dire la masse d’un mètre de corde.

Compléments

• Quand la masse linéique d’une corde augmente, la fréquence fondamentale diminue.

• Quand la longueur d’une corde augmente, la fréquence fondamentale diminue.

• Quand la force de tension d’une corde augmente, la fréquence fondamentale augmente.

• Les instruments à vent produisent des sons grâce aux vibrations de colonnes d’air.

📌 Une fréquence élevée correspond à un son aigu, tandis qu’une fréquence basse correspond à un son grave.

💡 Astuce mémo

Corde plus longue ou plus lourde → fréquence plus basse

📖 4. Notes, intervalles et gammes

🔑 Notions clés & Définitions

• Note : Liée à la hauteur d’un son et caractérisée par sa fréquence pour un son pur, ou par sa fréquence fondamentale pour un son complexe.
• Intervalle musical : Rapport des fréquences fondamentales de deux sons.
• Octave : Deux sons dont les fréquences fondamentales sont dans le rapport 2/1 correspondent à une même note à deux hauteurs différentes et sont séparés par une octave.
• Gamme : Suite finie de notes réparties sur une octave.

📝 Points essentiels

• Pour une même note, donc une même fréquence fondamentale, le spectre dépend de l’instrument et le timbre entendu diffère.

📖 5. Intensité et propagation sonore

🔑 Notions clés & Définitions

• Intensité sonore : Puissance sonore transportée par unité de surface et exprimée en watts par mètre carré (W·m⁻²).

★ À maîtriser

📐 Formule - L’intensité sonore vérifie $I=\frac{P}{S}$, où P est la puissance sonore et S la surface de propagation.

Compléments

• La puissance sonore d’une source se répartit sur des surfaces de plus en plus grandes à mesure que le son s’éloigne, ce qui diminue l’intensité sonore.

📐 Formule - La surface d’une sphère de rayon r est $S=4\pi r^2$.

📐 Formule - Pour une propagation uniforme sur une sphère, l’intensité sonore à la distance r vérifie $I=\frac{P}{4\pi r^2}$.

• Lorsque la distance à la source est multipliée par 2, l’intensité sonore est divisée par 4, et lorsqu’elle est multipliée par 3, elle est divisée par 9.

💡 Astuce mémo

Une même puissance se répartit sur une sphère qui grandit autour de la source

📖 6. Niveau d’intensité sonore

🔑 Notions clés & Définitions

• Niveau d’intensité sonore : Grandeur exprimée en décibels (dB), plus proche des sensations auditives que l’intensité sonore, et mesurée à l’aide d’un sonomètre.

★ À maîtriser

• L’échelle des niveaux d’intensité sonore est logarithmique.

Compléments

• Une intensité sonore doublée n’est pas perçue par l’oreille comme un son deux fois plus fort.

• Le seuil d’audibilité correspond à une intensité sonore de 10⁻¹² W·m⁻² et à un niveau de 0 dB.

💡 Astuce mémo

Intensité en W·m⁻², niveau en dB