Émission et perception d'un son - Vocabulaire et notions clés

Flashcards de vocabulaire sur le chapitre des ondes et signaux sonores, couvrant les définitions, formules, caractéristiques et grandeurs physiques associées à l'émission et à la perception d'un son.

Onde

Phénomène de propagation d'une perturbation sans transport de matière. Dans de nombreux cas, la perturbation est une vibration à caractère périodique.

Signal périodique

Signal qui se répète identique à lui-même à intervalles de temps égaux.

Période ($T$)

La période d’un signal sonore périodique et la durée d’un motif élémentaire. Elle est aussi la durée la plus courte au bout de laquelle le cycle se répète identique à lui-même.

Fréquence ($f$)

Nombre de fois où le motif élémentaire se répète en une seconde, exprimée en Hertz ($Hz$).

Relation entre la fréquence et la période

Relation mathématique donnée par $f = \frac{1}{T}$ ou $T = \frac{1}{f}$, où la période $T$ est en secondes ($s$) et la fréquence $f$ est en Hertz ($Hz$).

Vitesse de propagation du son ($v$)

Distance $d$ parcourue par l'onde divisée par la durée \text{\textDelta} t du parcours, donnée par la formule v = \frac{d}{\text{\textDelta} t} avec $v$ en $m \times s^{-1}$, $d$ en mètres ($m$) et \text{\textDelta} t en secondes ($s$).

Caisse de résonance

Partie d'un instrument de musique qui permet d'augmenter l'amplitude de la vibration transmise au milieu matériel. Plus l'amplitude est grande, plus l'intensité sonore augmente.

Chaîne sonore

Ensemble d'éléments décrivant la transmission du son : Vibration de l'objet (fréquence $f$) -> Caisse de résonance (vibration de fréquence $f$) -> Propagation dans l'air (signal sonore de fréquence $f$) -> Micro (signal électrique à la fréquence $f$).

Ordre de grandeur des vitesses de propagation

Par vitesse croissante, les milieux matériels se classent généralement ainsi : les gaz, puis les liquides, puis les solides.

Domaine des fréquences audibles

Plage de fréquences des ondes sonores perçues par l'oreille humaine, comprise entre $20Audible$ Hz (ou $20\text{ Hz}$) et $20\text{ }000\text{ Hz}$ (soit $20\text{ kHz}$).

Infrasons

Ondes sonores dont la fréquence est inférieure à $20\text{ Hz}$, indétectables par l'oreille humaine.

Ultrasons

Ondes sonores dont la fréquence est supérieure à $20\text{ }000\text{ Hz}$, indétectables par l'oreille humaine.

Hauteur d'un son

Sensation auditive liée à la fréquence du signal sonore. Un son plus grave possède une fréquence plus faible et une hauteur basse, tandis qu'un son plus aigu possède une fréquence plus élevée et une hauteur plus élevée.

Timbre d'un son

Sensation auditive liée à la forme temporelle du signal sonore. Il permet d'identifier et de différencier deux instruments de musique jouant la même note.

Niveau d'intensité sonore ($L$)

Grandeur mesurée avec un sonomètre et exprimée en décibels ($dB$). Elle est liée à l'intensité sonore reçue.

Intensité sonore

Grandeur reçue s'exprimant en watt par mètre carré ($W \times m^{-2}$). Plus elle est grande, plus le niveau d'intensité sonore $L$ est élevé.

Vitesse du son dans divers milieux (à $20\text{ }^\text{o}\text{C}$, Patm)

Célérité du son valant $340\text{ m}\times\text{s}^{-1}$ dans l'air, $1480\text{ m}\times\text{s}^{-1}$ dans l'eau, $2400\text{ m}\times\text{s}^{-1}$ dans le PVC, $3100\text{ m}\times\text{s}^{-1}$ dans le béton, $1000$ à $4000\text{ m}\times\text{s}^{-1}$ dans le bois, $5300\text{ m}\times\text{s}^{-1}$ dans le verre et $5500\text{ m}\times\text{s}^{-1}$ dans l'acier.

Influence de la température sur la vitesse du son dans l'air

La vitesse augmente avec la température sous pression atmosphérique usuelle : $325\text{ m}\times\text{s}^{-1}$ à $-10\text{ }^\text{o}\text{C}$, $332\text{ m}\times\text{s}^{-1}$ à $0\text{ }^\text{o}\text{C}$, $338\text{ m}\times\text{s}^{-1}$ à $10\text{ }^\text{o}\text{C}$, $341\text{ m}\times\text{s}^{-1}$ à $15\text{ }^\text{o}\text{C}$, $343\text{ m}\times\text{s}^{-1}$ à $20\text{ }^\text{o}\text{C}$, $346\text{ m}\times\text{s}^{-1}$ à $25\text{ }^\text{o}\text{C}$ et $350\text{ m}\times\text{s}^{-1}$ à $30\text{ }^\text{o}\text{C}$.

Risques auditifs

Dommages causés à l'audition par un niveau d'intensité sonore élevé ou par une exposition prolongée à un niveau plus faible, pouvant entraîner une perte temporaire ou permanente d'audition et la présence d'acouphènes.