Son pur et son composé Ex 1
Le spectre d’une note.Les orgues les plus imposantes peuvent comporter de 2000 à 4000 tuyaux sonores. Certains tuyaux, comme ceux appartenant au jeu de
“montre”, sont ouverts à leurs deux extrémités. L’air est insufflé par une soufflerie au niveau de leur base.
On étudie pour cela la note jouée par un tuyau métallique à embouchure de flûte appartenant à un jeu de “montre”.
1°) Quelles sont les deux fonctions que doit remplir un instru- ment de musique pour produire un son ?
2°) Parmi les différents éléments qui constituent l’orgue, quels sont ceux qui assurent ces fonctions ?
3°) A partir du document 1, et en vous aidant du tableau récapituatif des notes, déterminer la note jouée.
4°) Le document 2 est une analyse spectrale de la même note jouée par l’orgue. Déterminer combien de sons purs composent ce spectre.
5°) Retrouve-t-on la fréquence de la note jouée déterminée à la ques- tion 1 ?
6°) Déterminer la fréquence de l’harmonique de fréquence inférieure à 1,4 kHz qui est absente de ce spectre.
Ex 2
Identifier une note.On enregistre le son émis par un instrument à vent.
1°) Indiquer s’il s’agit d’un son pur ou d’un son complexe. Justifier.
2°) Parmi les instruments cités, quels sont ceux qui peuvent jouer cette note ?
Ex 3
Différences entre deux sons.On a enregistré deux sons différents et on visualise leurs signaux à l’aide d’un logiciel.
1°) Les deux sons sont-ils musicaux ? Justifier.
2°) Lequel des deux sons est pur ? Et complexe (ou composé) ? Justifier.
3°) Déterminer le plus précisément possible les fréquences des deux signaux sonores.
4°) Les deux signaux ont-ils le même hauteur ? Sinon, quel est celui qui est le plus aigu ? Et combien de fois plus aigu ?
5°) Pourquoi dit-on du son complexe qu’il est composé ? 6°) Que vaut la fréquence du fondamental pour chacun des deux sons ?
7°) Déterminer, quand elles existent, les fréquences des 4 premiers harmoniques des deux sons. Justifier.
8°) Représenter une allure possible du spectre sonore pour les deux sons (jusqu’au 4ème harmonique)
THEME 4. SON & MUSIQUE PORTEURS D’INFORMATION
CHAP 1. LE SON PHENOMENE VIBRATOIRE Ex 5
Clarinetiste voyageurLa clarinette est un instrument de musique à vent de la famille des bois. On peut légèrement modifier sa longueur en emboîtant plus au moins profondément les différents éléments la constituant.
En France, les musiciens ont l’habitude de s’accorder sur la note
« la» de fréquence 442 Hz.
Aux États-Unis, l’accord se fait sur la note « la » de fréquence 440 Hz.
Florent est un clarinettiste qui souhaite savoir si son instrument est bien accordé. N’ayant pas d’accordeur à sa disposition, il décide de s’enregistrer et de traiter l’information avec un logiciel de traitement du son.
1°) Parmi les deux enregistrements a et b, lequel correspond à celui de la clarinette de Florent. Justifier votre réponse.
2°) La clarinette de Florent est-elle bien accordée pour jouer dans un orchestre français ?
On peut modéliser une clarinette par une colonne d’air cylindrique, de longueur L, ouverte à une extrémité et fermée à l’autre. La vibration de l’anche engendre la vibration de l’air à l’intérieur de la clarinette
v de fréquence donnée par la relation : f =
4 x L où L est la longueur en mètre de la colonne d’air;
v la célérité du son dans l’air : v = 340 m.s-1 à 20°C.
3°) Quelle est la longueur L de la colonne d’air mise en mouvement dans la clarinette lorsqu’elle est accordée pour la France ? 4°) Florent se produit en concert aux États-Unis. Expliquer pourquoi et comment doit-il modifier la géométrie de sa clarinette ?
Ex 6
Guitare et physiqueUn élève musicien se propose de réaliser quelques expériences avec sa guitare (parfaitement accordée).La guitare possède 6 cordes numérotées de 1 à 6, de longueur L = 642 mm. Le joueur a la possibilité de réduire la longueur de la corde en appuyant sur des cases situées sur le manche de la guitare (voir doc 1).
La fréquence de vibration et la note émise par chaque corde à vide, de longueur L = 642 mm, sont indiquées dans le tableau (voir doc 2).
L'élève pince la corde n°3 et visualise (voir doc 3), à l'aide d'un microphone et d'un oscilloscope à mémoire, une tension électrique de même fréquence de vibration que celle de la corde. Les réglages de l'oscilloscope sont:
- base de temps 2 ms/div - sensibilité verticale 200 mV/div.
1°) Déterminer la période de vibration.
2°) Vérifier qu'elle correspond à un bon accord de la corde.
La corde 2 émet un La (voir tableau doc 2). Il en est de même de la corde 6 lorsqu'on appuiesur la 5ème case (La de fréquence 440 Hz).
L'élève dispose par ailleurs d'un diapason émetteur d'un son pur de fréquence 440 Hz.
Il réalise les spectres en fréquence, des sons émis par ces trois émetteurs (voir doc 4, 5 et 6):
Intensité et niveau sonore Ex 7
Calculer un niveau d’intensité sonoreUn appareil de mesure relève une intensité sonore de I = 3,0 x 10-2 W.m-2 pour un écouteur de smartphone.
Rappeler la formule qui permet de calculer le niveau sonore LdB, puis calculer le niveau sonore correspondant. Comparer avec l’échelle des bruits sur la dangerosité.
Ex 8
Dans une salle de concertDans une salle de concert, l’intensité sonore I a pour valeur I = 5,0 x 10-3 W.m-2 à une distance d1 = 10 m de la scène. On cherche à savoir si cette intensité est conforme à la norme en vigueur, qui impose un niveau sonore maximale de 102 dB sur une durée de 15 minutes.
1°) Rappeler la formule qui permet de calculer le niveau sonore LdB, puis calculer le niveau sonore à une distance d1 = 10 m de la scène.
2°) Plus près de la scène, le niveau sonore monte à 103 dB et devient dangereux pour l’oreille. Calculer l’intensité sonore à cette distance.
Ex 9
Niveau sonore et puissance de la source (A faire à la maison - Correction en vidéo sur le site)1°) Calculer l’intensité sonore mesurée à 20 mètres d’un haut-parleur acoustique 12 W.
2°) En déduire le niveau sonore à 20 mètres du haut-parleur.
3°) Calculer le niveau sonore mesuré cette fois à 60 mètres du même haut-parleur
4°) L’écoute est-elle sans risque à 20 mètres ? Et à 60 mètre ?
Ex 10
Niveaux sonores(A faire à la maison - Correction en vidéo sur le site)
Un saxophoniste joue une note avec un niveau d’intensité sonore de 78,0 dB.
Un guitariste joue la même note avec un niveau d’intensité sonore de 80,0 dB.
Calculer le niveau d’intensité sonore lorsque les deux musiciens jouent ensemble.
Ex 11
Multiplication des sources(A faire à la maison - Correction en vidéo sur le site)
Le niveau d’intensité sonore à 20 mètres d’une trompette est de 75 dB.
De combien augmente le niveau d’intesité sonore à 20 mètres si cette fois 7 trompettes jouent ensemble chacune avzc le même niveau sonore que la première ?
Ex 4
Différences entre deux sons bis(A faire à la maison - Correction en vidéo sur le site)
Reprendre les mêmes questions que pour l’exercice 3 précédent, mais à partir du doc et aidez vous de la correction vidéo.
son 1 (corde 2)
son 2 (corde 6 de longueur réduite par appui sur la case 5 son 3 (diapason)
3°) Attribuer, en le justifiant, à chaque émetteur le spectre en fréquence du son correspondant.
4°) Les trois sons correspondent à des La, mais sont néanmoins différents. Quelles sont les trois principales caractéristiques d'un son? Quelle caractéristique distingue les sons 1 et 2 ? Quelle caractéristique distingue les sons 2 et 3 ?
