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Cours 2nd GT-13 V1
1- Emission et perception d’un son
Le son fait partie de notre vie. L’homme
l’utilise pour communiquer par la voix,
pour se détendre par la musique.
Voici quelques exemples d’émetteurs
sonores :
Pour émettre un son tous ses objets vibrent.
Lorsqu’un haut parleur vibre, l’onde se propage dans l’air provoquant des zones de dépressions et de
surpressions.
Dans l’air, la propagation du son se traduit par la mise en vibration, de proche en proche, des
molécules de part et d’autre de leur position moyenne. Il en résulte des variations de pression.
2- Caractéristiques d’un signal sonore (Période et Fréquence)
Une fois que l’on a enregistré un signal sonore par un microphone, on dit que
l’on a fait une acquisition. Cette acquisition est représentée par une courbe plus
ou moins complexe.
On a enregistré deux sons différents :
Elle traduit l’évolution du son au cours du temps.
La 1ère courbe a un enregistrement régulier. On dit que la
courbe est un signal périodique.
La 2ème courbe évolue de façon irrégulière, le signal n’est pas
périodique.
La source sonore
est émise par un
émetteur.
Elle se
propage dans
un milieu
matériel
Les sons émis sont captés par
un récepteur.
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Cours 2nd GT-13 V1
2-1 La période
Un signal est dit périodique si sa représentation présente un motif qui se répète au cours du temps
de la même manière.
Le plus petit motif qui se répète est appelé motif élémentaire (en bleu)
La période d’un signal périodique correspond à la durée d’un motif élémentaire.
Elle s’exprime en seconde (s).
Calculer la période des enregistrements suivants :
Enregistrement ① Enregistrement ② Enregistrement ③
2-2 La fréquence
La fréquence correspond au nombre périodes par seconde.
Les unités du SI : T : période en seconde et : la fréquence en Hertz.
Exemple : Calculer la fréquence de ce signal périodique.
(Aide : Il faut calculer la période et ensuite la fréquence du signal)
Résumé du cours
Exercices
Résumé du cours
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3- Application
Exercice n°1 : Repasser sur les graphiques suivants une période et déterminer sa valeur. Et dans un
second temps calculer la fréquence.
Signal Période (T) en secondes Fréquence (ƒ) en Hertz
Exercice n°2 : La sirène utilisée en France pour alerter une population émet un signal sonore de
fréquence 380 Hz.
Calculer la période de ce signal sonore.
Exercice n°3 : Le pendule du professeur Tournesol à une période de 0,5 seconde. Calculer sa
fréquence.
Que deviendrait la période et la fréquence lorsque le professeur serait sur la Lune. Justifier la
réponse.
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Cours 2nd GT-13 V1
4- Hauteur d’un son
Voici deux enregistrements de deux diapasons différents.
Le 1er son est grave et le 2ème est aigue.
On remarque que le motif élémentaire pour un même
intervalle de temps est plus important dans le 2ème
enregistrement.
Conclusion : la fréquence du 2ème enregistrement à une fréquence plus
haute que le 1er signal. On dira que la hauteur des sons est différente.
La hauteur correspond à la fréquence du son
considéré.
5- Le timbre d’un son
Voici l’enregistrement de deux même notes jouées par deux
instruments de musique différents.
La fréquence est la même donc la hauteur du son est la même.
Les motifs élémentaires ont des allures différentes (Forme de la
représentation temporelle différente), on dira que les deux sons
n’ont pas le même timbre.
Exercice n°1 : Que pouvez-vous dire de la hauteur et du timbre de ses deux enregistrement.
Exercice n°2 : Déterminer les instruments qui jouent la même note. Justifier la réponse.
Résumé du cours
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6- Intensité sonore
Les sons n’ont pas tous la même intensité sonore. Certain sont presque imperceptibles, d’autres
agréables et d’autres sont si fort qu’ils peuvent endommager le tympan. Par exemples :
Son imperceptible Son agréable Son désagréable
Chute des feuilles
Flutiste
Marteau piqueur
On perçoit les sons avec plus ou moins « d’intensité ». Pour exprimer
cette intensité on définit la grandeur physique intensité sonore qui
correspond à la puissance de vibration reçue par unité de surface. Elle
se note et s’exprime en Watt par mètre carré ;
Le seuil d’audibilité pour l’oreille humaine à pour intensité sonore :
.
Pour faire état de la perception des sons par l’oreille humaine, les
scientifiques ont créé une nouvelle grandeur : Le niveau sonore. Noté
et s’exprime en décibel (dB). Plus facile à manipuler.
Il est défini par l’expression :
: L’intensité du son étudié en
Exemple : Pour alors
La mesure se fait avec un sonomètre.
L’exposition sonore tient compte du niveau d’intensité
sonore et de la durée d’exposition auxquels l’oreille
est soumise. Une exposition sonore trop importante
peut avoir des conséquences irréversibles. (Surdité
partielle ou totale).
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7- Réflexion d’une onde
7-1 Mise en évidence du phénomène
La réflexion est un brusque changement de direction à la rencontre
d’un obstacle. Après réflexion l’onde reste dans son milieu de
propagation.
L’angle d’incidence (i) est le même que l’angle réfléchi (r).
La Normale c’est la droite perpendiculaire séparant la surface de
deux milieux différents.
L’écho est un phénomène physique qui renvoie le son de la voix d’une
personne qui parle.
Ce phénomène physique est utilisé par les
sonars des bateaux pour détecter les
fonds marins ou dans le domaine de la
santé lors d’une échographie.
7-2 Généralités
Pour cela, on utilise une sonde comprenant un émetteur et un récepteur de salves ultrasonores
disposés côte à côte. Les ultrasons émis sont réfléchis par les obstacles qu’ils rencontrent et
retournent vers la sonde.
La durée t de l’aller-retour est liée à la valeur de la vitesse de l’onde dans le
milieu de propagation et la distance (d) séparant l’émetteur du récepteur de la
surface réfléchissante.
La distance parcourue par l’onde pour effectuer l’aller et le retour est donnée par la
relation suivante :
Unités : en mètres (m) ; en m.s-1 (ou m/s) ; en secondes (s)
Démonstration :
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Cours 2nd GT-13 V1
Exemple 1 : Un bateau émet une salve d’ultra-son dirigée vers le bas. Il y a réflexion des ondes au
bout d’un certain temps t. On observe les signaux suivants :
Donnée : vitesse de l’onde dans l’eau salée
① Quelle est la valeur de t ? A quoi correspond-t-elle ?
② Calculer cette distance.
③ Interpréter les modifications observées lorsque la distance varie.
Exemple 2 : On réalise l’expérience de la réflexion d’une onde
ultrasonore.
Lorsqu’une onde ultrasonore rencontre
un obstacle, celle-ci est réfléchie.
Calibre : 0,2 ms/div
Calculer la distance exprimée en centimètres, entre l’obstacle et le
récepteur.
Vitesse de l’onde sonore :
Signal émetteur
Signal récepteur
Temps (en secondes)
