chapitre 3 : ondes sonores

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