Enseignement scientifique 1re

Accédez à vos contenus actualisés en 2023
C'est tout neuf !
Thème 1 : Une longue histoire de la matière
Ch. 1
Les éléments chimiques
Ch. 2
Des édifices ordonnés : les cristaux
Ch. 3
Une structure complexe : la cellule
Thème 2 : Le Soleil, notre source d'énergie
Ch. 4
Le rayonnement solaire
Ch. 5
Le bilan radiatif terrestre
Ch. 6
Énergie solaire et photosynthèse
Ch. 7
Le bilan thermique du corps humain
Thème 3 : La Terre, un astre singulier
Ch. 8
La forme de la Terre
Ch. 9
L'histoire de l’âge de la Terre
Ch. 10
La Terre dans l’Univers
Thème 4 : Son et musique, porteurs d'information
Ch. 12
Musique et nombres
Ch. 13
Le son, une information à coder
Ch. 14
Entendre la musique
Projet Experimental et Numérique
Livret Maths
Annexes
Chapitre 11
Cours

Le son, phénomène vibratoire

9 professeurs ont participé à cette page
Ressource affichée de l'autre côté.
Faites défiler pour voir la suite.

1
Le son

A
Un phénomène vibratoire

Le son est une onde que nous percevons grâce à notre ouïe. Il s'agit d'un phénomène vibratoire qui ne peut se propager que dans un milieu matériel. Ce milieu subit au passage de l'onde sonore de légères variations de pression.

Lorsqu'il est suffisamment prolongé dans le temps et inchangé, on peut lui associer une fréquence f.

B
Les sons purs et les sons composés

Un son est dit pur si celui-ci est associé à un signal périodique de fréquence f correspondant à une courbe sinusoïdale. En revanche, un son est dit composé lorsqu'il est associé à un signal périodique non sinusoïdal. On peut alors le décomposer en une somme de signaux sinusoïdaux de fréquences différentes, toutes multiples d'une fréquence f dite fondamentale. Les fréquences multiples sont appelées harmoniques.
Ressource affichée de l'autre côté.
Faites défiler pour voir la suite.

2
Le niveau d'intensité sonore

A
L'intensité sonore

Les sons perçus sont caractérisés par une intensité sonore, notée I. C'est une grandeur exprimée en watts par mètre carré (W·m‑2) correspondant à la puissance transportée par unité de surface.

B
Le niveau d'intensité sonore

Toutefois, pour comparer les intensités sonores entre elles, il est plus commode de faire appel à la notion de niveau d'intensité sonore, noté L, et exprimée en décibels (dB) selon une échelle logarithmique.

Pour passer d'un niveau d'intensité sonore L à une intensité I et vice versa, on utilise un graphique semi-logarithmique ou les deux relations mathématiques ci-contre.
Ressource affichée de l'autre côté.
Faites défiler pour voir la suite.

3
La production d'un son en musique

En musique, certains instruments se servent des propriétés vibratoires des cordes tendues pour produire des sons. Une fois pincées, frappées ou frottées, ces cordes se mettent à vibrer à une fréquence f appelée fréquence fondamentale, proportionnelle à l'inverse de la longueur l de la corde.

Par analogie, les instruments à vent produisent des sons grâce aux vibrations de colonnes d'air. La fréquence fondamentale des sons produits est cette fois-ci proportionnelle à l'inverse de la hauteur des tubes.

L'analyse sonore a permis l'avènement de la musique synthétique, la génération de sons de diverses fréquences étant possible à volonté.
Ressource affichée de l'autre côté.
Faites défiler pour voir la suite.

Chiffres-clés

La vitesse de propagation du son dans l'air est de 340 m·s-1. Dans un autre milieu tel que l'eau, il peut se propager beaucoup plus rapidement, à environ 1 500 m·s-1.
Ressource affichée de l'autre côté.
Faites défiler pour voir la suite.

Le saviez-vous ?

L'analyse spectrale des sons se base sur les travaux du mathématicien Joseph Fourier : les séries de Fourier. Il les a créées au début du XIXe siècle mais il a fallu plus d'un siècle pour leur trouver une application.
Ressource affichée de l'autre côté.
Faites défiler pour voir la suite.

Le saviez-vous ?

Lorsqu'une source sonore produit un son dans un milieu homogène sans obstacle, la figure géométrique formée par le déplacement de l'énergie dans le milieu est une sphère.
Ressource affichée de l'autre côté.
Faites défiler pour voir la suite.

Unités clés

L'intensité sonore I et le niveau d'intensité sonore L sont liés par les relations suivantes :
L=10 \log \left(\dfrac{I}{I_{0}}\right)
I=I_{0} \cdot 10^{\frac{L}{10}}

Avec pour ces deux relations :
I_{0}=10^{-12} W·m-2
Ressource affichée de l'autre côté.
Faites défiler pour voir la suite.

Mots clés

Son pur : son dont l'analyse spectrale ne fait apparaître que le fondamental. Sa représentation au cours du temps est une sinusoïde.

Son composé : son où le signal est périodique non sinusoïdal, son qui n'est pas pur. Il peut être décomposé en une succession de sons purs (harmoniques).

Fréquence fondamentale : ou harmonique de rang 1, fréquence du premier harmonique d'un son composé.

Fréquence harmonique : fréquence multiple de la fréquence fondamentale.

Intensité sonore : puissance transportée par unité de surface, exprimée en W·m-2.

Niveau d'intensité sonore (ou niveau sonore) : amplitude de mouvement de vibration du son, que l'on mesure en décibels (dB).

Ressource affichée de l'autre côté.
Faites défiler pour voir la suite.
La production d'un son
Les sons purs et les sons composés
Son pur
Le zoom est accessible dans la version Premium.
Un son pur est associé à un signal électrique correspondant à une sinusoïde.  
Son composé
Le zoom est accessible dans la version Premium.
Un son composé est associé à un signal électrique correspondant à une somme de plusieurs sinusoïdes.
 
fréquence
Le zoom est accessible dans la version Premium.
L'analyse spectrale montre la présence d'une seule fréquence constituant le signal.
Fréquence fondamentale
f
L'analyse spectrale montre la présence d'une fréquence fondamentale (la première) et de fréquences harmoniques, toutes multiples de la fréquence fondamentale.
Ressource affichée de l'autre côté.
Faites défiler pour voir la suite.
L'intensité sonore
niveau d'intensité sonore
Le zoom est accessible dans la version Premium.
Le niveau d'intensité sonore n'est pas proportionnel à l'intensité sonore : il suit une loi logarithmique qui peut être présentée par le graphique ci-dessus (entre 0,1 et 10,0 W·m‑2).
exemples de sources sonores de niveaux Intensité sonore
Le zoom est accessible dans la version Premium.
L'axe gradué ci-dessus présente des exemples de sources sonores de niveaux Intensité sonore (W·m‑2) d'intensité sonore différents.
Ressource affichée de l'autre côté.
Faites défiler pour voir la suite.

L'essentiel du cours en vidéo

Visionnez une explication sur le son, phénomène vibratoire

Une erreur sur la page ? Une idée à proposer ?

Nos manuels sont collaboratifs, n'hésitez pas à nous en faire part.

Oups, une coquille

j'ai une idée !

Nous préparons votre pageNous vous offrons 5 essais
collaborateur

collaborateurYolène
collaborateurÉmilie
collaborateurJean-Paul
collaborateurFatima
collaborateurSarah
Utilisation des cookies
Lors de votre navigation sur ce site, des cookies nécessaires au bon fonctionnement et exemptés de consentement sont déposés.