Le son: dimension physique Flashcards

1
Q

Qu’est-ce que la hauteur du son et qu’est-ce que la caractérise?

A

La hauteur s’un son fait référence à s’il est aigu ou grave et à la note jouée en musique.
Elle est déterminée par la fréquence de l’onde.

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Q

Qu’est-ce que la force du son et qu’est-ce que la caractérise?

A

C’est à quel point un son est fort ou faible.
Elle est caractérisée par l’amplitude de l’onde.

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3
Q

Qu’est-ce que le timbre du son?

A

La qualité du son

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4
Q

Quels sont les deux types de son existants?

A
  • Sons périodiques
  • Sons non-périodiques
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5
Q

Qu’est-ce qu’une onde?

A

Une perturbation d’un champ (par ex., champ électromagnétique) ou d’un milieu (par ex, l’eau, l’air) se propageant à travers l’espace.
Voyagent et transmettent de l’énergie

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6
Q

Qu’est-ce qui caractérise la lumière?

A
  • ondes électromagnétiques
  • propagation très rapide et toujours à la même vitesse
  • énergie électromagnétique
  • voyage partout (même dans le vide)
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7
Q

Qu’est-ce qui caractérise le son?

A
  • ondes acoustiques
  • changement de la pression et de la densité qui se propage d’un point à un autre consécutivement dans un milieu
  • vitesse de propagation varie selon les caractéristiques du milieu (ex. pression atmosphérique)
  • énergie acoustique
  • voyage dans différents types de milieu (solide, liquide ou gazeux) mais pas dans le vide
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8
Q

Qu’est-ce qui permet la transmission du son dans l’air?

A

La présence d’une atmosphère

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9
Q

Placez les substances suivantes en ordre croissant de vitesse des ondes sonores: air-eau-acier-hélium

A
  1. Air (environ 340 m/sec selon la température et l’altitude)
  2. Hélium (970 m/sec)
  3. Eau (1410 m/sec)
  4. Acier (5100 m/sec)
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10
Q

Comment est-ce que les ondes sont créées?

A
  1. Une force crée une compression de la pression (de l’air ou des particules du matériau) (perturbation)
  2. En résulte une accumulation de particules
  3. La force se retire, ce qui crée une réduction de la pression
  4. En résulte une raréfaction des particules (vide)
  5. Le vide se remplit
  6. Retour de la force et ainsi de suite (enchainement des perturbations)
  7. Les particules en compression poussent sur les particules suivantes ce qui permet la propagation des ondes
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11
Q

Qu’est-ce qu’une perturbation?

A

Changement de densité/pression

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12
Q

Vrai ou Faux. Le son est entendu au même moment qu’il est émis.

A

Faux. Il existe un délais causé par la distance à parcourir par les ondes avant d’être perçues.

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13
Q

Qu’est-ce qu’il onde longitudinale et une onde transversale?

A

Longitudinale: le mouvement des particules est parallèle à la direction de la propagation des ondes (ex. dans PowerPoint, vagues)
Transversale: le mouvement des
particules est perpendiculaire à la direction de la propagation des ondes (ex. ondes causées par une roche qui tombe dans l’eau, ondes dans une corde)
-rythme et force doivent être assez forts

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14
Q

Qu’elles sont les deux sources de sons périodiques?

A
  • Sources de vibrations harmoniques simples
  • Sources de vibrations harmoniques
    complexes
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15
Q

Quels sont les deux types de sons périodiques?

A
  • sons purs (sinusoïdaux)
  • sons complexes
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16
Q

Qu’est-ce qui caractérise les sons périodiques?

A
  • Le patron de vibration se répète dans la même intervalle de temps (rythme constant/répétitif, cyclicité)
  • Propriété élastique: une force physique restaure constamment le système à son point d’équilibre (point neutre)
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17
Q

Qu’est-ce qui caractérise les sons/vibrations harmoniques simples? Donnez un exemple de son périodique.

A
  • ondes sinusoïdales
  • sons purs (une seule onde sinusoïdale)

ex. diapason

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18
Q

Quelles sont les trois étapes d’un cycle d’une onde?

A
  1. compression/pression (hausse de pression)
  2. neutre (niveau initial)
  3. raréfaction (baisse pression)
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19
Q

Qu’est-ce que la fréquence?

A

Nombre de cycles par seconde
Mesurée en Hertz (Hz)
f=1/T
T: durée d’une cycle (temps que prend une particule pour faire un cycle entier)

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20
Q

Qu’est-ce que la longueur d’onde?

A

Distance parcourue par un cycle complet
Prend une “photo” à un instant précis et on mesure la distance qu’occupe 1 cycle en entier
Formé de plusieurs particules

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21
Q

Vrai ou Faux. La variation de la longueur d’onde et celle de la vitesse/fréquence vont dans le même sens.

A

Faux. Il existe une relation inverse entre la longueur d’ondes et la vitesse.
Plus la longueur d’onde est grande, plus la vitesse/fréquence est petite et vice-versa.

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22
Q

Qu’est-ce que l’amplitude?

A

L’ampleur du changement de pression – le degré de compression et de raréfaction des molécules relatif au point neutre.
Niveau de déplacement/changement de pression
Peut varier d’une onde à l’autre mais pas d’un cycle à l’autre.
Se mesure en dynes/cm2

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23
Q

Que sont les “waveforms”?

A

Une représentation graphique de la variation de pression dans le temps, mesurée à un point dans l’espace.
Indique la fréquence et l’amplitude.

24
Q

Quelle différence est-il possible d’observer entre le waveform de deux ondes de même amplitude, mais de fréquences différentes?
Et pour deux ondes de même fréquence, mais d’amplitudes différentes?

A
  1. Ondes de même hauteur mais plus rapprochées. Longueur d’onde plus petite.
  2. Ondes de même longueur, mais de hauteurs différentes.
25
Quelles relations existe-t-il entre l'acoustique et la perception?
1. Fréquence = hauteur (pitch) (aigu ou grave) 2. Amplitude (intensité) = force (volume fort ou faible) 3. Enveloppe spectrale et enveloppe d'amplitude = timbre/qualité
26
Quelle est la différence entre le waveform et le spectre?
Ce sont différentes représentations du même son. Dans le waveform, l'amplitude, la fréquence et la longueur d'onde sont mesurables et observables. Dans le spectre, l'amplitude et la fréquence sont indiquées. Il n'est pas illustré en terme de temps, il ne représente qu'un moment précis. Toutes les fréquences qui y apparaissent ont lieu en même temps. La longueur d'onde n'est pas mesurable. Le spectre un dérivé du waveform. Le spectre permet d'illustrer ensemble les différentes ondes sinusoïdales d'un son complexe.
27
Qu'est-ce qui caractérise les sons harmoniques complexes vibrants?
- Mouvements plus complexe que celui d’un diapason – produisent des ondes harmoniques complexes (pas des ondes sinusoïdales) - Les waveforms présentent des ondes plus complexes que les ondes sinusoïdales (plusieurs haut et bas, répétition de sections de haut-bas identiques) - Son harmonieux les plus communs - Plusieurs modes de vibration au même moment (plusieurs fréquences/amplitudes au même moment, le waveform peut seulement en mesurer un à la fois) Par ex., violon, guitare, piano, le son "o"
28
Qu'est-ce que l'enveloppe spectrale/enveloppe d'amplitude?
Le regroupement des différentes ondes sinusoïdales d'un son complexe. Définit le timbre/la qualité d'un son Est observable dans le waveform d'un son complexe. Les différentes enveloppes spectrales permettent de différencier les différents instruments même s'ils jouent le même note/fréquence, car les combinaisons d'ondes pures ne sont pas les mêmes.
29
Quelle nomenclature utilisons nous pour nommer les différentes ondes des sons harmoniques complexes?
- Fréquence fondamentale (la plus basse/grave/saillante) = F0 Pour les sons avec 2 côtés fixes, est toujours 1/2 sinusoïdale - Autres fréquences sont des multiples de F0 en ordre de la plus grave à la plus aigu (ex. F0x2, F0x3...)
30
À quel type de son est-ce que les waveforms et les spectres s'appliquent le mieux?
Waveforms: sons purs Spectre: sons complexes
31
Qu'est-ce que la synthèse additive?
l'addition de différents sons purs pour créer un son complexe.
31
Qu'est-ce que l'analyse de Fourier?
Une décomposition d’une waveform complexe en ses composantes, qui sont les modes de vibrations (F0 & harmoniques élevés). Décomposition d'une waveform complexe en les différentes waveforms des ondes sinusoïdales/pures qui la composent. Un théorème mathématique par lequel n’importe quel son peut être divisé en un ensemble d’ondes sinusoïdes. La combinaison de ces ondes sinusoïdes reproduiera le son original.
32
Dans les sons complexes, qu'elle onde entendons-nous? À quoi servent les autres?
On entend seulement l'onde fondamentale. Les autres contribuent à la qualité/le timbre du son.
33
Qu'est-ce qui caractérise les sons non périodiques?
- Produit des changements de pressions de l’air irréguliers; pas de patron de variations dans la pression de l’air qui se répète à des intervalles réguliers - Pas de cycle répétitif dans la waveform - Ex., son blanc (white noise), un bruit perçant, un sifflement
34
Qu'est-ce qu'un son/bruit blanc?
Un son comportant toutes les fréquences possibles/audibles (comme la lumière blanche qui comprend toutes les longueurs d'ondes) Toutes les fréquences audibles sont présentes dans le signal Le waveform à l'air d'un barbouillage.
35
Parmi les sons non-périodiques, on retrouve les sons qui ont une courte durée. Donnez en deux exemples.
1. Un son strident, ou le son ‘clic’ qu’on entend quand l’on ouvre un haut-parleur 2. Une explosion
36
Vrai ou Faux. Les sons sont comme les couleurs. Les différents sons sont aimés de certains et détestés de d'autres.
Faux. Tout le monde aime les sons harmoniques et tout le monde n'aide pas les sons non harmoniques.
37
Qu'est-ce que la fréquence de résonance?
Fréquences des modes naturels de vibration (fréquence à laquelle les modes de vibration vibrent naturellement) Fréquence où l’amplitude maximale est atteinte, où le transfert d’énergie est maximal. Fréquence atteinte naturellement si un son est laissé à lui-même. Indépendante de l'amplitude. Fréquence de résonance est déterminée par les caractéristiques d’un système de vibration. Ex. balançoire: fréquence de vibration sera plus élevée si corde courte et plus basse si corde longue
38
Quels sont les deux types de résonateurs?
Plus amorti: réponse rapide quand excité et cesse rapidement quand l’excitation se termine; réponse à la fréquence de résonance est plus faible (moins grande excitation lorsque fréquence de résonnance atteinte, résonne pas beaucoup, peu importe la fréquence) Moins amorti: réponse lente quand excité et se termine aussi lentement quand l’excitation se termine; réponse à la fréquence de résonance est plus forte (plus grande excitation lorsque fréquence de résonance atteinte) Les caisses de résonnances de certains instruments permettent d'atteindre la fréquence de résonance et d'augmenter l'amplitude du son
39
Qu'est-ce que détermine les fréquences de résonnances pour des cordes avec deux extrémités fixées?
Ses fréquences de résonance sont 1) positivement liées à leur tension (T) et 2) négativement liées à leur longueur (L) et à leur masse (µ) par unité de longueur. ex. cordes plus aigues sur la guitare sont les cordes les plus minces (masse plus faible) ex. notes de contrebasse sont plus graves que violon, car cordes plus longues
40
Qu'est-ce qui cause les garçons à muer à la puberté?
Croissance (taille) et prise de masse
41
Qu'est-ce qu'un résonateur?
Quelque chose qui sera pousser à vibrer par une autre vibration. Les résonateur acoustiques sont des volumes d'air qui vibrent en sympathie avec un autre son en fonction de leur volume. L'air dans un violon vibrera à une fréquence plus élevée que l'air dans un violoncelle. ex. bouteille avec de l'eau: résonne plus aigu si plus d'eau, car moins d'air
42
Qu'est-ce qu'un mode de vibration?
L'une des fréquences d'un son complexe.
43
Qu'est-ce qu'un décibel? Quel est le calcul utilisé pour calculer les décibels?
Une mesure de l’intensité relative d’un signal acoustique. dB = 20 log (Pe/Pr) Pr: pression de référence Pe: pression du son
44
Quelle est la pression de référence pour calculer des décibels? Que représente-t-elle?
0,0002 dynes/cm2
45
Vrai ou Faux. La perception de la pression est linéaire.
Faux. On fait le transfert en décibels pour que les bons entre les différentes pressions soient relativement linéaires et plus raisonnables/équivalents à la perception.
46
À quelle caractéristique d'un onde est-ce que la pression fait référence?
L'amplitude
47
Quelle règle peut-on observer dans le relation entre les décibels et les dynes/cm2?
Chaque bon de 20 décibels est associé à une multiplication des dynes/cm2 par 10 de la valeur précédente. Une augmentation de 20 dB signifie que l’amplitude de pression du son augmente par un facteur de 10. Ex. de 0 à 20 dB = de 0,0002 à 0,002 dynes/cm2 0 décibels correspond au seuil de perception de l'ouïe (0,0002 dynes/cm2) 20 dB équivaut à une pression 10x plus grande que le seuil 40 dB équivaux à une pression 100x plus grande que le seuil Par exemple, un signal de 70 dB est doublement plus fort qu’un signal de 60 dB signal, 4 fois plus fort qu’un signal de 50 dB, 8 fois plus fort qu’un signal de 40 dB, etc.
48
Quel est le calcul de dB IL?
dB = 10 log (We/Wr) Wr: puissance de référence 10^-16 watts/cm2 We: puissance du son
49
Quel est le lien entre les deux méthodes pour calculer les dB? Laquelle des deux méthodes est la plus simple/pratique?
Puissance = Pression^2 La plus facile/pratique est celle de dB SPL
50
Expliquez le concept de phase.
Lorsque deux sons sont en phase, c'est qu'ils se compressent et se raréfient au même moment. Le signal résultant est une addition des signaux initiaux. Si deux ondes sont parfaitement en phase, leur addition donne un signal de grande amplitude. Le résultat de la combinaison de sons dépend du niveau de phase des sons. Plus ils sont en phase, plus l'amplitude augmente. Ex. hors phase de 90 degrés
51
Quels sont les étapes/degrés d'une onde?
Sommet de compression: 90 degrés Retour au neutre: 180 degrés Sommet de raréfaction: 270 degrés Retour au neutre/fin du cycle: 360 degrés
52
Que se passe-t-il lorsque deux ondes sont hors de phase de 180 degrés?
Les deux sons s'annulent, car ils sont parfaitement opposés. C'est très rare dans la nature, car il existe peu de sons purs naturellement et il est plus complexe d'annuler un son complexe en raison de ses nombreuses fréquences différentes à annuler.
53
Pourquoi est-ce que le son d'une chorale n'est pas extrêmement fort?
L'amplitude d'un chorale n'est pas extrême, car on retrouve certaines annulations dans le mélange des sons complexes. Certains sons sont en annulation, certains sont hors de phase et d'autres sont en phase.
54
Donnez un exemple d'usage de l'annulation de bruits.
Machines bruyantes (ex. avions) On crée un autre son pour annuler le plus de fréquences possibles. C'est plus facile que d'essayer d'empêcher la propagation des ondes.
56
Quel est le calcule de dB SPL?
dB = 20 log (Pe/Pr) Pr: pression de référence Pe: pression mesurée