Baggio et Nord Eka

Symphonie d'expériences

Par LAURENCE BOUSSEMART, publié le lundi 12 mai 2014 14:56 - Mis à jour le jeudi 12 juin 2014 13:19

 

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Auteurs: Robin d'Ayer, Corentin Aernouts et Thibault Marliot

 

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    LAURENCE BOUSSEMART Modifié il y a plus d'un an
    Nord’Eka Le son Le son comprend de nombreuses caractéristiques physiques et nous allons les découvrir à travers une œuvre d’un compositeur allemand du XVIIIème , très connu dans le monde. Johann Sebastian Bach ou Jean Sébastien Bach en français. Parmi ces grandes œuvres, il écrit La Toccata et fugue en ré mineur, destiné à être joué par un organiste. Le musicien s’installe devant son clavier et commence à jouer le morceau. Dès lors qu’il appuie sur la première touche d’un de ses claviers, tout un mécanisme se met en place et le premier son sort d’un des nombreux tuyaux de l’orgue (Celui de la Cathédrale de Reims en contient +/- 5727). Mais comment arrivons-nous à entendre ce son ? Comment peut-il nous paraître doux ou fort ? Grave ou aigu ? Nous allons tenter de répondre à ces questions en évoquant les principales caractéristiques du son. [EXPERIENCE] Vitesse du son: Le son est rapide, mais jusqu’à quel point ? Voici la courbe obtenu pour le son détecté, avec le décalage. Voici la fréquence( en kilohertz) envoyé par la machine. Nous avons comparé le signal reçu et celui émis. Ainsi, nous avons pu voir que le signal reçu est en retard par rapport au signal émis. Ensuite, nous avons calculé, grâce au décalage entre les signaux, que la vitesse du son est d’environ 340 mètre par seconde, dans l’air. [EXPERIENCE] La propagation dans différents milieux: Le son se propage-t-il à la même vitesse dans l’air, et dans l’eau ? En mesurant la vitesse de celle-ci, dans l’eau et dans l’air, nous en avons déduit que le son se déplace plus vite dans l’eau que dans l’air. En effet, la vitesse du son varie en fonction de la nature du support (solide, liquide, gaz…), de la température, et de la pression du milieu. Nous allons comparer deux valeurs, mesurés avec le même matériel dans une même configuration, excepté pour le fait qu’une expérience est dans l’eau, et qu’une autre est dans l’air. On relie le tout à un ordinateur, au moyen d’un logiciel, et lançons l’acquisition. On a un beau branchement, il reste plus qu’à analyser les résultat, faire les hypothèses, et en déduire une loi qui peut être universelle ! On peut alors remarquer deux enregistrements. -Celle du haut correspond à l’envoi du signal sonore, ainsi qu’à l'enregistrement par le micro se trouvant à la surface de l’eau, dans l’air. -Celle du bas est la courbe qui enregistre le son à partir du micro sous l’eau. La déduction est claire : Le signal arrive plus rapidement en parcourant à travers l’eau, alors que celui de l’air arrive plus lentement. En regardant de plus près, on peut remarquer deux courbes à chaque enregistrement. Ceci est du au fait que le son rebondit, et revient en écho au micro. Donc, le son va plus vite dans l’eau que dans l’air. Or, l’eau est plus dense que l’air, on peut donc en conclure que le son parcourt plus vite un matériau si il est dense. Le béton serait donc un grand “conducteur” pour le son, alors ! [EXPERIENCE] La cloche à vide: Un son peut-il se propager dans le vide ? Pour réaliser cette expérience, nous avons utilisé une cloche à vide. Nous avons placé un haut parleur, émettant une fréquence audible. En vidant l’air de la cloche, le son a “disparu”. Nous en avons constaté que le son a besoin d’un support pour se propager. Dans l’espace par exemple, nous ne pouvons pas entendre les sons car les atomes sont trop distants les uns des autres. Pour commencer, -nous mettons un haut parleur sous la cloche. -nous avons branché un multimètre au générateur relié au haut-parleur pour savoir à quelle fréquence nous allons faire vibrer la membrane (pour que le son soit au moins audible: 20hz à 20Khz). -une fois que tout est prêt, nous vidons l’air à l’intérieur de la cloche à l’aide d’une pompe. Nous constatons que plus la pression à l’intérieur de la cloche baisse plus le volume sonore diminue jusqu’à ce qu’on n’entende plus aucun son. Pour constater que le haut parleur fonctionne toujours, nous avons placer des boulettes de polystyrène. Il y a bien une vibration au niveau de la membrane, mais comme le nombre d’atome a fortement diminué, nous n’entendons plus. Application du principe à la musique: Le sommier distribue l’air qui arrive dans un des tuyaux de l’orgue par l’embouchure, puis sur la anche, cette anche va créer la vibration, selon le même principe que le son produit par la flûte. Nous allons pouvoir entendre cette vibration grâce à l’oscillation des différents atomes présents dans notre atmosphère (si vous essayez de jouer de l’orgue dans l’espace, vous n’entendrez rien car les atomes sont trop éloignés les uns des autres). Le son a besoin d’un support pour se propager qu’il soit liquide, solide ou gazeux. L’orgue peut être muni de pédales d’expressions qui permettent de jouer plus ou moins fort. Cette impression de son fort ou doux dépend de la pression acoustique, c’est la petite variation de pression atmosphérique qui le définit. Bien souvent, la pression et l’intensité s’expriment en décibels et plus le son est fort, plus le nombre de décibels (dB) est élevé. [EXPERIENCE] Fréquence: Visualiser un son peut être intéressant pour savoir de quelle manière il est émis. Par exemple, le signal électrique perçu va-t-il être le même entre un bruit et une voix ? Pour cela, on branche un micro à un ordinateur, et enregistrons plusieurs sons. Le premier est la voix d’un humain normal. Nous, en l'occurrence. (il correspond à la dernière fenêtre) Ensuite, on enregistre un son, comme un choc entre deux objets … (deuxième fenêtre) On enregistre après une flûte, qui produit quant à elle un son à fréquence constante. (3ème fenêtre) Et enfin, on enregistre le son d’un diapason avec le micro. Le diapason produit un son pur, et a une courbe de pression sinusoïdale. Tous les sons ont donc des timbres différents. (le timbre est la forme de la courbe) Application du principe à la musique: Les tuyaux de l’orgue contiennent une partie qu’on appelle résonateur. Le résonateur est en forme de cône de révolution, son sommet est l’entrée d’air. Plus le résonateur est court et plus le son va être aigu, plus il est long, plus le son va être grave. C’est la fréquence qui détermine si un son est grave ou aigu, elle s’exprime en hertz, et représente le nombre d’oscillations par secondes (un être humain est capable de percevoir les sons de 20 Hz à 20kHz). Pour prendre exemple sur le résonateur, à son sommet, l’angle étant petit, il va y avoir beaucoup plus de « rebondissements » sur la paroi (fréquence élevée = son aigu) et au contraire, plus on élargit cet angle, plus le nombre de « rebondissements » va être faible (fréquence basse = son grave).