Physique du son et de la musique : ondes, fréquence et acoustique

Analyse d'un son périodique

Période et fréquence

Un son est une onde qui se répète régulièrement dans le temps.

• Période $T$ : plus courte durée (en secondes) d'un motif identique.
• Fréquence $f$ : nombre de motifs par seconde, mesurée en Hertz ($Hz$).
• Formule : calcule la fréquence avec $f = \frac{1}{T}$.

Exemple : Si $T = 0,002\text{ s}$, alors $f = \frac{1}{0,002} = 500\text{ Hz}$.

Le spectre sonore

Le spectre permet de visualiser la composition d'un son.

• Son pur : représenté par un signal sinusoïdal et un seul pic sur le spectre.
• Fréquence fondamentale : la fréquence la plus basse (le premier pic).
• Hauteur : un son est grave à basse fréquence et aigu à haute fréquence.

💡 Astuce : Attention à bien convertir la période $T$ en secondes avant de calculer la fréquence $f$.

Sons complexes et intensité

Harmoniques et son composé

La plupart des instruments produisent des sons complexes formés de plusieurs fréquences.

• Son composé : signal périodique non-sinusoïdal contenant plusieurs pics.
• Harmoniques : fréquences multiples du fondamental, soit $f_n = n \times f_1$.

Intensité et niveau sonore

La puissance d'un son se mesure physiquement et physiologiquement.

• Intensité sonore $I$ : puissance par unité de surface, exprimée en $W/m^2$.
• Niveau sonore $L$ : échelle logarithmique en décibels ($dB$), où $L = 10 \log(\frac{I}{I_0})$.
• Seuil d'audibilité : la valeur de référence est $I_0 = 10^{-12}\text{ W/m}^2$.

💡 Astuce : Si l'intensité sonore $I$ est doublée, le niveau sonore $L$ augmente simplement de $3\text{ dB}$.