Définitions

 


Le son (Définition)

Le son est une sensation auditive produite par une variation rapide de la pression de l’air. L’origine de cette variation est engendrée par la vibration d’un corps qui met en vibration l’air environnant (éventuellement un liquide ou un solide). Les vibrations sonores se propagent par transfert d’énergie de particules à particules adjacentes, le son ne se propage donc pas dans le vide, il à besoin d'un support matériel comme l'air, l'eau, le métal (etc.). C’est la succession de zone de pression et de dépression qui constitue l’onde acoustique.

 

 

Quand cette onde arrive à l’oreille, elle fait vibrer le tympan, le son est alors perçu.
 

La vitesse du son (en mètre / seconde > m/s)

La vitesse du son dans l'air est de 340 m/S à 20 °C, elle varie avec la température et tombe à 331 m/s à 0 °C, la pression atmosphérique n'a pas d'influence sur sa vitesse. La vitesse dépend aussi de la nature du matériaux qui transporte le son:( à 0 °C dans l'acier > 5000 m/S, le bois > 550 m/S, l'eau > 1435 m/S, le verre > 6000 m/S)

 

 

Le son pur

C'est un son correspondant précisément à une variation sinusoïdale de la pression de l'air en fonction du temps. Ce son n'existe pas vraiment dans la nature, seul des appareils spécialement conçus pour cet usage permettent de produire un tel son.

 

 

Un son pur se caractérise par sa fréquence sa longueur d’onde et son intensité.

 

La fréquence (en Hertz > Hz)

Le Hertz (Hz): Si en un point donné la pression fluctue 500 fois par seconde autour de la pression atmosphérique (une fois au dessus et en dessous) il à une fréquence de 500 Hertz.
 

 

La période (en seconde > s)

Pour une onde régulière, c’est l’intervalle qui sépare deux passages par zéro dans le même sens.La période (en seconde) : Avec 100 fluctuations par seconde (100 Hertz) la période est de 1/100 de seconde soit 10 mS. Plus la période est longue, plus la fréquence est basse et le son est grave, inversement, plus la période est courte plus la fréquence est élevée et le son est aigu. 

 

La longueur d'onde (en mètre > m)

La longueur d’onde est la distance parcourue par une onde sonore pendant la durée d’une période. On la calcule en divisant la vitesse du son (340 m/S dans l'air à 20 °C) par la fréquence (en Hz). La note LA (440 Hz) à une longueur d’onde de 77,27 cm, le son le plus grave produit par certaines grandes orgues est de 16 Hz et à une longueur d’onde de 21,25 m, par contre un son de 20 kHz à une longueur d’onde de 17 mm seulement.

 

Le son complexe

C'est le cas de presque tous les sons. Un son complexe peut être décrit comme la somme de nombreux sons pur ayant entre eux des rapports de niveaux, de fréquences et de temps, c'est exactement ce que fait une transformation de Fourrier à partir de la mesure d'un signal complexe.


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Fondamentale et harmoniques

Quand un son unique est produit, la décomposition de ce son en sons purs montre que les fréquences de toutes ses composantes ont entre elles des rapports précis. La fréquence la plus basse est appelée la fondamentale, les autres sont les harmoniques et ont des fréquence multiples de la fondamentale (en bleu sur le dessin ci dessus). Pour nos oreilles les harmoniques paires (multiple 2, 4, 6 etc.) donnent une sensation de douceur, les harmoniques impaires produisent un son plus acide. C'est la richesse et l'infinie combinaison des harmoniques qui donnent un timbre particulier à chaque son.
 

Le timbre sonore

Le timbre d'un son dépend de sa composition du son, c'est la sensation auditive due au nombre, à l'amplitude et à la répartition des harmoniques par rapport à la fréquence fondamentale. Le départ du signal sonore (l’attaque) à aussi une grande influence sur la sensation du timbre.
 

 

Le niveau sonore (en Pa ou dBA)

La pression acoustique d’un bruit est mesurée en PASCAL (Pa). L’oreille est sensible à des pressions allant de 0.00002 Pa à 20 Pa, soit un rapport de 1 à 1 000 000.

Pour ramener cette large échelle de pression, exprimée en Pascal, à une échelle plus réduite et donc plus pratique d’utilisation, on a adopté la notation logarithmique et créée le décibel (dB) plus représentative de la sensibilité de nos oreilles. Un doublement de la pression acoustique équivaut à une augmentation de 6 dBA, un décuplement à 20 dBA etc..

 

La loi de Weber - Fechner

 

Lp est exprimé en dB, P est exprimé en Pa,
P0 est la pression de référence = 20 millionièmes de Pa

(Une pression de 1 Pa représente 94 dB)


Pour information voici quelques exemple de niveaux sonore

echelle%20du%20bruit.jpg


Il en va de même lorsque l’on exprime une variation la puissance fournie par un amplificateur à une enceinte acoustique, Vous trouverez  plus d'explication à la page Puissance et Décibels.

 

Transmission des sons en champ libre

Lorsque l'auditeur s'éloigne de la source, le niveau acoustique s'atténue de 6 dB chaque fois qu'il double la distance le séparant de la source (l'énergie est divisée par 4). L’onde sonore sphérique se propage de façon homogène, on dit que la source est omnidirectionnelle

 


 

On calcule cette atténuation par la formule suivante:

 

 


Réflexion sur un obstacle

Un obstacle suffisamment rigide et lourd réfléchi un son comme un miroir réfléchi la lumière, pourvu que les dimensions de l’obstacle soient plus grande que la longueur d’onde de ce son.


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Mais lorsque la surface de cet obstacle présente des irrégularités d’une taille comparable à la longueur d’onde du son est diffusé un peu dans toutes les directions.

Pour les fréquences encore plus élevées il y a de nouveau réflexion mais la direction dépend de la forme de la surface.

A partir de là, vous estes prêt pour lire la page L'acoustique du local






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