Chapitre 3 : ONDES SONORES
1. Propriétés des ondes sonores1.1. Hauteur d’un son
Vidéo sons (si nécessaire)
La hauteur d’un son est mesurée par …
Un son est grave si …
F (Hz)
Sons audibles par l’homme
20 20 000
Infrasons Ultrasons
De + en + grave
De + en + aigu
Doc. 1.
Les ondes sonores sont des ondes … . Elles transportent de … et une partie de celle-ci est perçue par notre système …
.
Le seuil d’audibilité de l’oreille humaine est de l’ordre de I0 = 10-12 … à la fréquence de 1 000 … .
1.2. Intensité et niveau sonore
L’intensité sonore I est une grandeur qui caractérise …
mécaniquesl’énergie
auditif
Elle s’exprime en W.m-2 ( I = … = … )
W.m-2 Hz
Doc. 2.
Le seuil de douleur est de l’ordre de Imax = 25 …
Les intensités sonores s’additionnent mais deux instruments jouant la même note ne sont pas perçus deux fois plus fort qu’un seul : la perception de l’oreille n’est donc pas … .
1.2. Intensité et niveau sonore
On définit le niveau d’intensité sonore ou niveau sonore L (Level en anglais) par …
linéaire
W.m-2
Exemples :
1. Calculer les niveaux sonores correspondants aux seuils d’audibilité et de douleur.
2. Un trompettiste joue une note maintenue avec une intensité sonore I1 à la distance d.
Un deuxième trompettiste joue de même.
Quel sera le niveau sonore des 2 trompettistes jouant ensemble à la distance d des deux ?
1.3. Timbre d’un son
SOS
Vidéo
1.3. Timbre d’un son
Deux sons, de même hauteur ( …
Le timbre est lié à …
Doc. 3: notes de même hauteur
et de timbres différents(La 2 d’un piano et
d’un violon).
1.4. Analyse spectrale de sons
SOS
Vidéo
1.4. Analyse spectrale de sons
Un signal (son) périodique de fréquence f peut …
Une transformée de Fourier permet d’obtenir …
Transformée de Fourier
Le spectre d’un son pur (correspondant à une …
t (ms)
2 4 6 8 10
s
-10
-5
5
10
1.2
f (kHz)
0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.4
s
2
4
6
8
10
12
Doc. 5 : Enregistrement du son d’un diapason et son analyse spectrale
Transformée de Fourier
Un son périodique mais non sinusoïdal est qualifié de …Son spectre contiendra …
Doc. 6 : Enregistrement du son d’une guitare et son analyse spectrale
t (ms)2 4 6 8 10
s
-30
-20
-10
10
20
f (kHz)0.5 1 1.5 2 2.5
s
5
10
15
20
Le timbre d’un son est donc lié …
t (ms)2 4 6 8 10
s
-30
-20
-10
10
20
f (kHz)0.5 1 1.5 2 2.5
s
5
10
15
20
t (ms)
2 4 6 8 10
s
-10
-5
5
10
1.2f (kHz)
0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.4
s
2
4
6
8
10
12
2. Effet Doppler
2. Effet DopplerSon proche de la route
L’effet Doppler correspond à un décalage …
L’effet Doppler constitue une méthode …
Si R et S se rapprochent, …
Si R et S s’éloignent, …
Si R et S sont immobiles, …
L’effet Doppler s’applique …
Émetteur (source)récepteur
A t = 0 : Emission du bip 1
• L’émetteur (source) et le récepteur sont fixes
• L’émetteur émet une onde de période TS qui se déplace à la vitesse c
A t = TS : Emission du bip 2
Les deux bips sont espacés d’une distance d = c.TS
Le récepteur reçoit le bip 2 avec un retard de TS après la réception du bip 1.
Conclusion : l’onde perçue par le récepteur à la même période TR donc la même fréquence que celle envoyée par l’émetteur TS.
émetteurrécepteur
A t = 0 : Emission du bip 1
• L’émetteur se déplace à la vitesse VS vers le récepteur fixe (VS < c)
A t = TS : Emission du bip 2
Les deux bips sont espacés d’une distance
d’ = c.TS – VS.TS = (c – VS).TS
Le récepteur reçoit le bip 2 avec un retard de
TR = d’/c = [(c – VS).TS] / c = (1 – VS / c).TS
Conclusion : l’onde perçue par le récepteur a une période inférieure TR (donc une fréquence plus grande) que celle envoyée par l’émetteur TS.
L’émetteur s’est déplacé d’une distance VSTS
Applications en médecine :
SOS vidéo
Applications aux radars :
SOS Vidéo
Le mur du son :
Source immobile La source se déplace vers la droite moins vite que la vitesse du son
Le mur du son :
Mur du son : La source se déplace vers la droite à la
vitesse du son
La source se déplace vers la droite plus vite que la vitesse du son
Le mur du son :
Mur du son : La source se déplace vers la droite à la
vitesse du son
La source se déplace vers la droite plus vite que la vitesse du son
SOS
Vidéo
FIN
Lien vers Polynésie juin 2013
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