PHYSIQUE Cours - Classe de terminale S

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Observer - Terminale S
Chapitre 2: Caractéristiques des ondes progressives

Les ondes sonores et ultrasonores

Source d'une onde sonore ou ultrasonore
Les ondes sonores et ultrasonores sont produites par les vibrations périodiques d'un solide qui successivement comprime et détend la couche d'air avec laquelle il est en contact. Cette couche d'air comprime puis détend à son tour la couche d'air voisine avant de retrouver son état initial puis le phénomème se produit avec les couches d'air suivantes permettant ainsi la propagation de l'onde.
La fréquence de l'onde ainsi produite correspond à la fréquence de vibration de sa source.

Fréquences des ondes sonores et ultrasonores
L'oreille humaine n'est en moyenne capable de détecter que les ondes sonores dont la fréquence est supérieure à 20 Hz et inférieure à 20 kHz.
En dessous dessous de 20 Hz les ondes sont qualifiées d'infrasons et ne sont pas audibles.
Au delà de 20 kHz il s'agit d'ultrasons qui ne peuvent pas non plus être perçus par l'oreille humaine.
Ces valeurs ne sont que des moyennes et la sensibilité peut différer d'un individu à l'autre ( en particulier la sensibilité peut varier avec l'age ).
Remarque: bien que les ultrasons ne puissent pas être entendus par l'homme certains animaux comme les chauves souris, les dauphins ou les baleines sont capable de les percevoir.

Son purs et sons complexes
Un son est dit pur s'il n'est composé que d'ondes sonores d'une seule fréquence.
Par contre un son peut aussi être composé d'une combinaison d'ondes sonores de différentes fréquences et dans ce cas on parle de sons "complexes ".
Un diapason a comme caractéristique de produire un son pur mais plupart des autres instruments de musique produisent des sons complexes.

Spectre d'un son
Le spectre d'un son est obtenu en identifiant les ondes de différentes longueurs d'onde  qui le constituent et en indiquant leur amplitude
Le spectre peut être représenté sur un diagramme où l'axe des abscisse correspond aux fréquences, celui des orodnnées correspond aux amplitude et où chaque fréquence est représentée par un trait.

Fondamental et harmoniques
Lorsqu'un son est complexe la plus faible fréquence qu'il comport est appelée " fondamentale ". Toutes les autres fréquences sont appelées " harmonique " et leur fréquence est un multiple de celle du fondamental

Spectres de sons pur et complexes

Spectre d'un son pur               Spectre d'un son complexe

Hauteur d'un son
La hauteur d'un son dépend de la fréquence du fondamental: lorsque celle-ci est faible le son est grave tandis que lorsqu'elle est élevée le son est aigu..

Timbre d'un son
Le timbre d'un son dépend du nombre d'harmoniques qui accompagnent le fondamental  ainsi que de leur amplitude. Chaque instrument possède son propre timbre qui le distingue des autres.

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