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Le son, un signal périodique
08/01/2024
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Le Son, un signal périodique Emission et propagation d'un signal Un son correspond à une succession de surpressions et de dépressions de la matière. Un son ne peut donc pas se propager dans le vide mais uniquement dans un milieu matériel. La succession de zones de surpressions et de dépressions dans la matière est créée par la vibration d'un objet appelé émetteur. Exemple : corde de guitare, diapason. L'utilisation d'une caisse de résonnance permet d'amplifier un son. La vitesse du son se détermine avec la relation : La vitesse du son dépend du milieu de propagation: béton t₁ = 2,1320 s 2.1320 2.1340 Milieu Vitesse (m.s¹) pour une air 340 température de 20°C On remarque que la vitesse du son dépend de l'état physique du milieu de propagation : vgaz< vliquide <vsolide. 2.1360 3100 t₂ = 2,1385 s 2.1380 Motif élémentaire Les signaux sonores périodiques Un signal sonore est dit périodique s'il possède un motif élémentaire qui se reproduit successivement et identique à luimême. m.s¹ 2.1400 Hz d At V=- f= m 2.1420 S eau 1500 2.1440 Taman |MA|M 2.1460 2.1480 L'amplitude d'un signal périodique correspond à la valeur maximale du signal. La période T d'un signal périodique est la durée d'un motif élémentaire. La période s'exprime en seconde (s). Exemple: Dans l'exemple au-dessus T = t2 tl = 2,1385-2,1320 = 0,0065 s. La durée d'un motif élémentaire est de 0,0065 s soit 6,5 ms. 2.1500 La fréquence correspond au nombre de motifs élémentaires par seconde. Elle s'exprime...
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Légende alternative :
en Hertz (Hz) et elle est égale à l'inverse de la période : 2.1520 Exemple: Dans l'exemple au-dessus f = 1/T = 1/ 0,0065 s = 154 Hz. Ce qui signifie que ce signal sonore périodique est composé de 154 motifs élémentaires par seconde. Perception d'un son La perception d'un son dépend de plusieurs caractéristiques: la hauteur, le timbre et l'intensité sonore. La hauteur d'un signal sonore dépend de sa fréquence et permet de distinguer un son grave d'un son aigu. Plus la fréquence est élevée, plus le son est aigu et plus on dit que le son est «< haut »>. Le signal sonore est audible si sa fréquence est comprise entre 20 Hz et 20 kHz (= 20 000 Hz). Les sons ayant une fréquence inférieure à 20 Hz sont qualifiés d'infrasons et ceux au-dessus de 20 kHz d'ultrasons. Le timbre est ce qui permet de différencier à l'oreille deux instruments de musique jouant la même note donc produisant un son de même hauteur. Le timbre d'un son dépend de la forme du motif élémentaire. Infrasons La force d'un son est donnée par son intensité sonore I, exprimée en W.m-², qui dépend de l'amplitude du signal sonore. Plus l'amplitude du signal est importante, plus l'intensité sonore sera grande et plus le son sera perçu fort. 20 La variation d'intensité sonore étant extrêmement importante entre un son faible et un son fort, on utilise plutôt le niveau d'intensité sonore L qui s'exprime en décibel (dB) pour parler de la force d'un son afin de diminuer l'étendu des valeurs. De en grave Sons audibles par l'homme 140 120 100 Diapason Niveau sonore (en dB) 80- 60- 40- 20 0 Flûte Violon la hauteur AAAA L'intensité sonore et le niveau d'intensité sonore douloureux dangereux reposant N Ultrasons 20 000 De + en + aigu www Intensité sonore (en W-m) Le timbre 10 Avion au décollage -10° Passage d'une Fi 10² Martean-piqueur fatigant 10 Restaurant scolaire gênant 10 Conversation normale 10 Séjour calme 100 Désert 1012 Seuil d'audibilité F (Hz)