1/13

Thme : Son et musique Domaine : Instruments de musiqueCHAP 05-ACT EXP Guitare, flte et caisse claireMots cls : Instruments corde, vent, percussion

CORRIGE (prvoir 2 sances probablement)1. LA FLUTE : UN INSTRUMENT A VENT

2.1. Description

Une flte bec permet de jouer diffrentes notes de musique en fonction de laposition des doigts du fltiste.

2.2 ProblmatiqueComment expliquer que le joueur de flte bec bouche ou dbouche les trous de laflte lorsquil veut changer la hauteur des notes quelle met ?

2.3 Protocole exprimental

On tudie la partie suprieure de la flte qui se nomme le sifflet (doc. 7).

a) Enlever le corps de la flte, ne garder que le sifflet. Souffler doucement.b) Enregistrer le son produit par le sifflet de la flte. En effectuer l'analyse spectrale.c) Raliser plusieurs acquisitions successives.1re mthode :Enregistrement avec Audacity et exportation sous forme dun fichier WAV.Ouverture dans Regavi puis transfert dans Regressi o est effectue lanalysespectrale. (Attention : lanalyse spectrale directement ds Audacity est possiblemais nest pas de bonne qualit !)

2/132me mthode :Capture du son laide dun micro reli (aprs amplification) linterface Sysam puis analyse spectrale dsLatis Pro

Paramtrage de Latis pro :EAo +- 5V2000 pointsDure totale: 20 msDclenchement EAo, montant , 0V

3/13On utilise maintenant l'instrument au complet.

d) Boucher simultanment les trous 0 (le trou 0, qui se bouche avec le pouce, est situ en arrire des autrestrous.), 1 et 2 de la flte et souffler doucement.

e) Enregistrer le son produit par la flte. Effectuer l'analyse spectrale du son obtenu.1re mthode :

Frquence du fondamental : f1 = 889 Hz

2me mthode :

4/13f) Recommencer l'analyse en bouchant les trous 0, 1, 2 et 3.1re mthode :

Frquence du fondamental : f2 = 788 Hz

2me mthode :

g) Effectuer le rapport des deux frquences fondamentales f1 et f2 obtenues.h) Mesurer la distance d1 entre le biseau et le trou 3, puis d2 celle entre le biseau etle trou 4. Calculer le rapport entre ces deux distances.i) Consigner les mesures de f1, f2, d1, d2 de tous les binmes dans un tableau.

5/132.3. Questions

a) Dcrire le son produit par le sifflet. Trs Aigu Quelles sont ses caractristiques ? son complexe Quelle est safrquence ? 1497 Hz Rechercher la note correspondante. Fa# (5me octave) [valeur proche du sol5)

b) valuer l'incertitude de rptabilit (cf fiche) sur les deux frquences mesures avec la flte complte.

c) valuer l'incertitude de rptabilit sur les deux distances.

groupe f1 f2 f1/f2 d1 d2 d2/d1

prof 889 Hz 788 Hz 1,13 14,0cm 16,3 cm 1,16

1

2

3

4

5

6

7

8

Moyenne

mEcart type

n-1Incertituderptabilit

(confiance 95%)U(f1)= U(f2)= U(d1)= U(d2)=

Incertituderptabilit

(confiance 99%)U(f1)= U(f2)= U(d1)= U(d2)=

Incertitude(confiance 95%)

U(

) = U(

) =

Incertitude(confiance 99%)

U(

) = U(

) =

6/13

Lincertitude de rptabilit peut tre calcule partir des rsultats des sriesde mesures : on a ralis 2xhuit mesures de frquences et 2xhuit mesures dedistances.-On calcule la moyenne et lcart type, grce un tableur pour chaque srie demesures (n = 8).

-Puis on calcule lincertitude de rptabilit pour chaque srie de mesures : U(M) = k. n-1Lincertitude est tablie pour les deux intervalles de confiance 95 % et 99 %.La loi de Student donne les facteurs dlargissement pour une srie de huit mesures (voir la fiche mthode).Pour un intervalle de confiance de 95 %, k = 2,37 et, pour un intervalle de 99 %, k = 3,50.

d) valuer les incertitudes sur les rapports r1 =

, et r2 =

, sachant que l'incertitude sur une grandeur G =

,

est donne par U(G) = (()

) + (

()

)

On calcule les rapports r1 =

, r2 =

, partir des valeurs moyennes des frquences et des distances :

l'incertitude sur r1 =

, est donne par U(

) = (

()

) + (

()

)

r1 = pour un niveau de confiance 95%r1 = pour un niveau de confiance 99%

l'incertitude sur r2 =

, est donne par U(

) = (

()

) + (

()

)

r2 = pour un niveau de confiance 95%r2 = pour un niveau de confiance 99%

Rq : on retient un seul chiffre significatif pour exprimer les incertitudes.

e) Comparer les deux rapports et conclure sur la manire d'obtenir des notes diffrentes la flte bec.

r1 est compris ds lintervalle [r1 - U(

) ; r1 + U(

)]

[ ; ] pour un niveau de confiance 95%

[ ; ] pour un niveau de confiance 99%

r2 est compris ds lintervalle [r2 - U(

) ; r2 + U(

)]

[ ; ] pour un niveau de confiance 95%

[ ; ] pour un niveau de confiance 99%

Quelque soit le niveau de confiance, les intervalles se recoupent donc on peut conclure que r1 = r2 cest dire f1/f2 = d2/d1 ; la frquence est inversement proportionnelle la longueur de la colonne dair

7/13

2. LA GUITARE : UN INSTRUMENT A CORDES

1.1 ProblmatiqueLorsqu'il joue, un guitariste exerce des actions mcaniques sur les cordes de la guitare pour les faire vibrer.Comment peut-il jouer des notes diffrentes? Quel est le rle de chacune des parties de la guitare dans laproduction des notes?

1.2. Description

Une guitare comporte trois parties principales :des cordes, une caisse et un manche.Les cordes d'une guitare ont des noms (Mi1, La1, R2, Sol2, Si2, Mi3) et des aspects diffrents.Le manche de la guitare est divis en intervalles par des incrustations mtalliques appeles frettes .De l'extrmit du manche la caisse de rsonance, les frettes sont numrotes 0, 1,2, 3, etc. (doc. 4). Lorsquele guitariste appuie sur une corde entre deux frettes, la longueur de vibration de la corde correspond ladistance entre le sillet du chevalet et la frette de numro le plus lev.(ex : si on appui entre la frette 1 et 2, la distance de corde qui vibre cest entre le sillet et la frette 2)

Le tableau du document 5 donne la frquence de la note correspondant chaque frette pour la corde la plusfine de la guitare

8/131.3. Elaboration du protocole

a) Proposer des protocoles exprimentaux permettant de rpondre aux questions poses en introduction. Onpourra utiliser les documents et le matriel proposs.Guitare :Une guitare comporte principalement trois parties : des cordes, une caisse et un manche.

Protocole no 1 : rle des cordes

Relier un microphone un systme dacquisition informatis.

Paramtrer le logiciel dacquisition.

Pincer une corde en effectuant une acquisition.

Faire plusieurs acquisitions en pinant diffremment la corde.

Observer les caractristiques des oscillogrammes obtenus.

Procder de mme avec les autres cordes.

Protocole no 2 : rle de la caisseOn peut utiliser le diapason avec, puis sans sa caisse de rsonance.

Effectuer deux acquisitions, la premire avec le diapason sur sa caisse de rsonance et la seconde avec lediapason sans sa caisse de rsonance.

Comparer les deux oscillogrammes.

Protocole no 3 : rle du mancheLe manche contient des incrustations mtalliques, les frettes, et le guitariste, en appuyant sur la corde entredeux frettes, modifie la longueur de vibration de celle-ci.

Effectuer plusieurs acquisitions en faisant vibrer la corde la plus fine :a. sur toute sa longueur ;b. en appuyant sur la corde entre les frettes 4 et 5 ;c. en appuyant sur la corde entre les frettes 11 et 12.

Dans chaque cas, dterminer la frquence de la note joue.

b) Aprs accord du professeur, mettre en uvre ces protocoles et raliser les mesures.Protocole no 1 : rle des cordesMI3

9/13Si2

Sol2

Re2

10/13LA1

MI1

Protocole no 2 : rle de la caisse

11/13Protocole no 3 : rle du mancheMI3

MI3+F4-5

MI+F11-12

c) Rdiger une synthse sur le fonctionnement d'une guitare.

Une corde de guitare vibre sur toute sa longueur avec la mme frquence et met toujours la mme note.Les cordes de la guitare vibrant sur toute leur longueur mettent chacune une note diffrente.En appuyant entre deux frettes, le guitariste diminue la longueur de la corde. Elle vibre alors avec unefrquence suprieure, la note mise est plus aigu. La caisse permet damplifier la note mise de manireaudible.

Q+ : la guitare utilise tait-elle accorde : OUI !

12/133. LA CAISSE CLAIRE : UN INSTRUMENT A PERCUSSION

3.1 DescriptionLa caisse claire est un des lments principaux dune batterie. Sur la caisse, en bois ou enmtal, on fixe deux membranes, une de percussion et lautre de rsonnance.

3.2 ProblmatiqueUn instrument percussion comme la caisse claire joue-t-il une note de musique ?

3.3 Protocole exprimental

On tudie une boucle joue sur une caisse claire (fichier Drum_Loop.wav ou Drum_Loop.mp3 )

a) En utilisant un logiciel de traitement du son, coutez les diffrents sons puis faire apparaitre pourquelques son lvolution du signal en fonction du temps sur une dure de quelques milliseconde, ainsi queson spectre en frquence.

13/13

b) Les sons produits engendrent-ils, lcoute, une sensation de hauteur bien nette ? NON

c) Les sons mis par la caisse claire, prsentent-ils les mmes rgularits que pour les autresinstruments? NON Peut-on qualifier les sons produits de priodiques ? NON

d) Les frquences obtenues dans le spectre ont-elles des relations entires ou fractionnaires entres-elles ?NON Peut-on qualifier le spectre dharmonique ? NON le spectre nest pas constitu dharmoniquesOn parle de spectre inharmonique

e) Conclure : une caisse claire joue-t-elle des notes de musique ? NON