B-L'onde sonore

I. Qu'est-ce qu'une onde sonore?

 

Une onde sonore est une vibration qui possède un mouvement périodique, cela signifie qu’elle se reproduit à l'identique, à des intervalles de temps égaux. 

Un son peut être pur, mais il est le plus souvent complexe, c'est-à-dire qu’il est composé d’une fréquence fondamentale et d’une superposition de plusieurs ondes sinusoïdales. Ces dernières sont appelées harmoniques. Elles sont des multiples entiers de la fréquence fondamentale f.

Il existent deux sortes d’harmoniques :                                                                                              

- les harmoniques paires : 2f, 4f, 6f, 8f etc.
- les harmoniques impaires (appelées également anti-musicales) : 3f, 5f, 7f, 9f etc.      

Par exemple, si la fréquence fondamentale f = 1000 Hz :

- les harmoniques paires seront 2000 Hz, 4000 Hz, 6000 Hz etc.
- les harmoniques impaires seront 3000 Hz, 5000 Hz, 7000 Hz etc.                                                                        

 

Au sein de notre environnement quotidien, nous entendons principalement des sons complexes. Ces derniers ne sont reconstitués et analysés uniquement au niveau du cerveau. En effet, l’oreille interne les décompose et envoie au cerveau un signal bioélectrique qui correspond à chacune de leurs composantes.

Pour étudier le codage électrique d’un son complexe, il faut tout d'abord étudier le codage de chacune des composantes de l'onde sonre qui lui est associée. Cela revient à analyser le codage d’un son pur. Pour ce genre de codage, il faut prendre en compte deux paramètres : la fréquence de l’onde et son intensité.

Decomp

Schématisation d'une décomposition d'un son complexe en sons purs 

 

 

 II. Comment se propage une onde sonore? 

 

Une onde sonore se propage grâce au mouvement des molécules qui la compose. Par exemple, on peut comparer ce phénomène aux spires qui composent un ressort. L'espace de propagation est alors soumis à des variations de pression, qui vont entrainer la vibration du tympan. 

 

Spires

 

 

 

La vitesse de propagation ou célérité d'une onde sonore dépend de différents paramètres :

- la nature du milieu de propagation (un corps pur, un mélange...)

- l’état dans lequel est ce milieu (si il est gazeux, liquide ou encore solide)

- la température actuelle du milieu

- la pression exercée par ce milieu (par exemple : la pression atmosphérique, la pression de l'eau...) 

 

Milieux

Célérité (m/s)

Milieux

Célérité (m/s)

Milieux

Célérité (m/s)

Air (0°C)

332

Eau pur (20°C)

1482

Plomb

2000

Air (20°C)

340

Eau de mer (20°C)

1520

Acier

5100

Hélium

965

Brique

3700

Aluminium

6420

Dihydrogène

280

Sapin

5000

Nylon

2620

 

 

Verre

5500

Polyéthylène

1950

Tableau rappelant la célérité d’une onde sonore en fonction du milieu traversé

 

 

Les lois de propagation des ondes sonores :

Le son respecte les lois de propagation des ondes suivantes :

 - Propagation en ligne droite dans les milieux homogènes

 - Réflexion en produisant un phénomène d'écho par retour vers la source

 - Lors d'un changement de milieu, réfraction et/ou absorption 

 - Lorsqu'il traverse des cavités, création d'une résonance et d'une amplification ( par exemple : résonance de Helmholtz, comme lorsque l'on souffle dans le haut d'une bouteille vide).