Fiche de révision : Son et musique

📋 Plan du Cours

1. Nature et périodicité du son
2. Sons purs et sons composés
3. Hauteur et intervalles musicaux
4. Intensité et propagation sonore
5. Niveau d’intensité sonore

📖 1. Nature 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 : Un phénomène périodique est un phénomène dont un motif élémentaire se reproduit à l’identique au cours du temps, et sa période est la durée de ce motif.

★ À maîtriser

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

Compléments

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

📖 2. Sons purs et sons composés

🔑 Notions clés & Définitions

• Son pur : Un son pur est associé à un signal périodique qui varie de façon sinusoïdale et dont le spectre ne présente qu’une seule fréquence.
• Son composé : Un son composé est associé à un signal périodique non sinusoïdal qui se décompose en une somme de signaux sinusoïdaux.
• Fréquence fondamentale : La fréquence fondamentale d’un son composé est la plus basse fréquence relevée sur son spectre.

• Harmoniques : Les harmoniques d’un son composé sont les fréquences supérieures à la fréquence fondamentale et multiples entiers de celle-ci.

📝 Points essentiels

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

📖 3. Hauteur et intervalles musicaux

🔑 Notions clés & Définitions

• Octave : Une octave est l’intervalle entre deux sons dont les fréquences fondamentales sont dans le rapport 2/1 ; ces sons correspondent à une même note à deux hauteurs différentes.
• Gamme : Une gamme est une suite finie de notes réparties sur une octave.

★ À maîtriser

• Lorsqu’une corde tendue est pincée, frappée ou frottée, elle vibre et émet un son composé dont la fréquence fondamentale dépend de ses caractéristiques.

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

📌 Une note est caractérisée par la fréquence d’un son pur ou par la fréquence fondamentale d’un son complexe, tandis que le timbre dépend du spectre et varie selon l’instrument même pour une même note.

Compléments

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

💡 Astuce mémo

Même fondamentale, timbre différent selon l’instrument ; rapport 2/1, octave entre deux hauteurs.

📖 4. Intensité et propagation sonore

🔑 Notions clés & Définitions

• Intensité sonore : L’intensité sonore est la puissance sonore transportée par unité de surface et s’exprime en watts par mètre carré (W·m⁻²).
• Puissance sonore : La puissance sonore P est la puissance émise par une source sonore et s’exprime en watts (W).

★ À maîtriser

• Lorsque le son se propage dans toutes les directions en s’éloignant de sa source, sa puissance se répartit sur des surfaces de plus en plus grandes et l’intensité sonore diminue.

📐 Formule - L’intensité sonore vérifie $I = \frac{P}{S}$, où I est en W·m⁻², P en W et S la surface de propagation en m².

Compléments

• Dans les exercices, la surface de propagation, généralement une sphère ou une demi-sphère, est indiquée ; la propagation égale dans toutes les directions est une simplification et, en pratique, les zones devant la source reçoivent souvent davantage de puissance que celles derrière.

💡 Astuce mémo

La puissance se répartit sur une surface croissante → l’intensité diminue avec l’éloignement.

📖 5. Niveau d’intensité sonore

🔑 Notions clés & Définitions

• Niveau d’intensité sonore : Le niveau d’intensité sonore L caractérise un son en décibels (dB), selon une échelle logarithmique plus proche des sensations auditives que l’intensité sonore.

📝 Points essentiels

• Le niveau d’intensité sonore se mesure à l’aide d’un sonomètre.

📌 Doubler l’intensité sonore ne signifie pas que l’oreille perçoit un son deux fois plus fort.

• La puissance électrique d’une enceinte, même exprimée dans la même unité que la puissance sonore, n’est pas égale à la puissance du son réellement émis à chaque instant.

💡 Astuce mémo

W·m⁻² mesure l’intensité ; dB exprime le niveau sonore sur une échelle logarithmique.