Notions de physique et d'acoustique

Question 1

Quelle est la première loi de Newton?

Answer 1

La 1ère loi de Newton est la suivante : Un corps physique est au repos ou en mouvement uniforme si aucune force n’est appliquée.

Question 2

Quelle est la seconde loi de Newton?

Answer 2

F = ma
F: la force en Newton
M: la masse en kg
a: l’accélération en m/s2

Question 3

Qu’est-ce que la pression?

Answer 3

La pression est une force appliquée sur une surface.

Question 4

Qu’est-ce que l’élasticité?

Answer 4

L’élasticité représente l’opposition d’un objet à un changement de volume.

Question 5

Que se passe-t-il lorsque l’on applique une pression sur un objet? (3 possibilités) Quel est le facteur déterminant le résultat de la pression appliquée?

Answer 5

L’objet sur lequel une pression s’exerce peut rester inchangé, casser, se déformer de façon permanente ou de façon réversible. Cela dépend de sa caractéristique d’élasticité. L’élasticité représente l’opposition d’un objet à un changement de volume.

Question 6

Je représente l’opposition d’un objet à un changement de volume. Qui suis-je?

Answer 6

L’élasticité

Question 7

Qu’est-ce que l’énergie?

Answer 7

Elle correspond à la possibilité d’effectuer un travail (un changement dans un système donné).

Question 8

Vrai ou Faux : L’énergie totale d’un système est invariable (loi de conservation de l’énergie) mais celle-ci peut prendre plusieurs formes:
- Énergie cinétique
- Énergie potentielle
- Énergie de rayonnement
- Chaleur
Etc.

Answer 8

Vrai

Question 9

Vrai ou Faux : L’énergie totale d’un système est variable (loi de conservation de l’énergie) mais celle-ci peut prendre plusieurs formes:
- Énergie cinétique
- Énergie potentielle
- Énergie de rayonnement
- Chaleur
Etc.

Answer 9

Faux

L’énergie totale d’un système est invariable et peut en effet prendre plusieurs formes.

Question 10

Qu’est-ce que la vitesse?

Answer 10

Il s’agit d’un déplacement par unité de temps. Par exemple en m par seconde.

Question 11

Qu’est-ce que l’accélération?

Answer 11

Il s’agit d’une variation de vitesse par unité de temps. Par exemple en m par seconde au carré.

Question 12

Qu’est-ce que la densité?

Answer 12

Il s’agit d’une masse par unité de volume. Par exemple en Kg/m3.

Question 13

Qu’est-ce que la force?

Answer 13

Il s’agit du produit de la masse par l’accélération qui se mesure, par exemple, en Newton (Kg.m/s2)

Question 14

Qu’est-ce que la pression?

Answer 14

Il s’agit de la force par unité de surface pouvant être mesuré en Pascal (N/m2).

Question 15

Qu’est-ce que l’énergie?

Answer 15

L’énergie est en fait un potentiel de changement d’un système.

Question 16

Qu’est-ce que la puissance?

Answer 16

L’énergie par unité de temps.

Question 17

Qu’est-ce que l’intensité?

Answer 17

Il s’agit de la puissance par unité de surface .

Question 18

Qu’est-ce que le son?

Answer 18

Le son est une onde mécanique progressive longitudinale à 3 dimensions.

Question 19

Complétez la phrase suivante : Une 1) ____ _________ ___________ est la propagation d’une perturbation dans un milieu matériel sans transport de matière.

Answer 19

1) onde mécanique progressive

Une onde mécanique progressive est la propagation d’une perturbation dans un milieu matériel sans transport de matière.

Question 20

Pourquoi qualifie-t-on l’onde de ‘‘mécanique’’?

Answer 20

On qualifie l’onde de « mécanique » car la perturbation est une déformation du milieu matériel lui-même. Et on qualifie l’onde de « progressive » car la propagation de la perturbation s’effectue de proche en proche plus ou moins rapidement.

Question 21

Pour expliquer ce qu’est une onde, on présente souvent l’exemple des ronds dans l’eau. Expliquez pourquoi cette représentation n’est pas tout à fait exacte.

Answer 21

Pour expliquer ce qu’est une onde, on présente souvent l’exemple des ronds dans l’eau mais les ronds dans l’eau sont une onde mécanique progressive verticale et non longitudinale.

La propagation d’un son est la propagation d’une onde de compression et de raréfaction dans le milieu. Contrairement au ressort, ou à la flaque d’eau, dans lequel l’onde se propage dans une dimension, le son, lui, va dans les 3 dimensions

Question 22

Vrai ou Faux : La propagation d’un son est la propagation d’une onde de compression et de raréfaction dans le milieu.

Answer 22

Vrai

Question 23

De quoi la propagation d’une onde s’accompagne-t-elle?

Answer 23

La propagation d’une onde s’accompagne toujours d’une propagation d’énergie

Question 24

Vrai ou Faux : La propagation d’une onde s’accompagne toujours d’une propagation d’énergie.

Answer 24

Vrai

Question 25

Vrai ou Faux : La propagation d’une onde s’accompagne généralement d’une propagation d’énergie.

Answer 25

Faux, ce n’est pas ‘‘généralement’’, c’est plutôt ‘‘toujours’’.

Question 26

Vrai ou Faux : Pour qu’un son se propage il faut un milieu physique. Il n’y a donc pas de son dans le vide.

Answer 26

Vrai

Question 27

Vrai ou Faux : Il peut y avoir production de son dans le vide.

Answer 27

Faux,

Pour qu’un son se propage il faut un milieu physique. Il n’y a pas de son dans le vide (Boyle, 1660)

Question 28

De quels paramètres la vitesse du son est-elle dépendante?

Answer 28

Pour qu’un son se propage il faut un milieu physique. Il n’y a pas de son dans le vide (Boyle, 1660).

Le son se propage à une vitesse qui dépend des caractéristiques du milieu et non de celles du son. La vitesse du son est un rapport entre l’élasticité du milieu et son inertie (≈sa densité).

Question 29

Vrai ou Faux : Le son se propage à une vitesse qui dépend des caractéristiques du milieu et non de celles du son. La vitesse du son est un rapport entre l’élasticité du milieu et son inertie (≈sa densité).

Answer 29

Vrai

Question 30

Vrai ou Faux : Le son se propage à une vitesse qui dépend des caractéristiques du son en soi et non de celles du milieu. La vitesse du son est un rapport entre l’élasticité du milieu et son inertie (≈sa densité).

Answer 30

Faux, c’est l’inverse :

Le son se propage à une vitesse qui dépend des caractéristiques du milieu et non de celles du son. La vitesse du son est un rapport entre l’élasticité du milieu et son inertie (≈sa densité).

Question 31

Vrai ou Faux : Le son se déplace à la même vitesse dans l’air que dans l’eau.

Answer 31

Faux.

Le son se propage à une vitesse qui dépend des caractéristiques du milieu et non de celles du son. La vitesse du son est un rapport entre l’élasticité du milieu et son inertie (≈sa densité).

Question 32

À quoi la fréquence du son correspond-t-elle?

Answer 32

La fréquence du son f correspond au taux de répétition de l’onde par seconde et se mesure en Hertz, Hz.

Question 33

Je suis le doublement de fréquence d’un son. Qui suis-je?

Answer 33

Un doublement de fréquence est appelé une octave. Je suis l’octave.

Question 34

Qu’est-ce qu’une ‘‘longueur d’onde’’?

Answer 34

Pendant un cycle, l’onde traverse une certaine distance qui est appelée la longueur d’onde λ.

Question 35

Lorsque l’on considère la vibration d’une corde, la fréquence de cette vibration est dépendante de deux paramètres de cette corde. Lesquels?

Answer 35

La fréquence de vibration de la corde dépend de sa longueur et de sa tension. Ainsi, plus la tension de la corde est élevée, plus la vitesse de propagation de l’onde sur la corde (c) sera grande.

Question 36

Complétez la phrase suivante : Plus la tension de la corde est 1) ______, plus la vitesse de propagation de l’onde sur la corde (c) sera 2) ______.

Answer 36

1) élevée

2) grande

Question 37

Complétez la phrase suivante : Si la corde est plus longue, la fréquence sera plus 1) _____.
Si la tension de la corde est plus grande, la fréquence sera plus 2) _____.

Answer 37

1) basse

2) haute

Question 38

Qu’est-ce qui différencie un son de forte intensité d’un son de faible intensité?

Answer 38

Intensité sonore :
Pour produire un son il faut transformer de l’énergie pour produire un travail. Plus l’énergie est élevée, plus la vibration a une grande intensité.

Question 39

Dans un premier temps, expliquez si l’intensité d’un son a tendance à augmenter ou diminuer en fonction de la distance parcourue. Ensuite, expliquez les raisons qui vous poussent vers la réponse choisie.

Answer 39

L’intensité d’un son a tendance à diminuer avec la distance:

• À cause de la friction entre les atomes qui entraine une perte d’énergie (transformation en chaleur)
• Parce que la même énergie doit faire bouger des masses d’air de plus en plus grandes

Question 40

Qu’est-ce qu’un son pur?

Answer 40

Un son pur est un son qui ne contient qu’une seule fréquence.

Question 41

Expliquez la différence entre un son pur et un son complexe.

Answer 41

Un son pur est un son qui ne contient qu’une seule fréquence. Un son complexe en contient plusieurs.

Question 42

Qu’est-ce que la transformation de Fourrier?

Answer 42

Fourier (début XIXe siècle) dit que tout son est formé de la somme d’un certains nombre de sons purs et ses équations permettent d’analyser n’importe quel son et de le décomposer en ses composantes – c’est la transformation de Fourier.

Question 43

Qu’est-ce que la Fo (ou fréquence fondamentale)?

Answer 43

La fréquence la plus basse du spectre des fréquences est appelée la fondamentale – f0

Question 44

Vrai ou Faux : Tout son, dans la vraie vie, est complexe. Une corde à laquelle on applique une vibration va produire un grand nombre d’harmonies correspondant à la vibration de la moitié de la corde, de son tiers, du quart etc.

Answer 44

Vrai

Question 45

Tout son, dans la vraie vie, est pur. Une corde à laquelle on applique une vibration va produire un grand nombre d’harmonies correspondant à la vibration de la moitié de la corde, de son tiers, du quart etc.

Answer 45

Faux

Question 46

Qu’est-ce qu’un son harmonique?

Answer 46

Un son harmonique est un son complexe composé de sa fondamentale f0 et de multiples entiers de la fondamentale, f1, f2, f3 etc.
Si la fondamentale est de 100Hz, les harmoniques sont 200Hz, 300Hz etc.

Question 47

Complétez la phrase suivante : Si la fondamentale est de 100Hz, les harmoniques sont 1) ______, 2) ______ etc.

Answer 47

1) 200Hz

2) 300Hz

Question 48

À fréquence égale, quelle caractéristique du son nous permet d’identifier un son de trompette versus un son de piano par exemple?

Answer 48

Le timbre!

À fréquences identiques, les sons émis par deux instruments différents (par exemple un violon et un piano) ne résonnent pas de la même manière. Chacun se caractérise par son timbre, qui permet de l’identifier. Aucun son naturel n’est réellement simple: il résulte de la combinaison d’un son principal, ou fondamental, qui fixe la fréquence perçue par l’oreille, et d’un grand nombre de ses harmoniques dont les amplitudes relatives déterminent le timbre. Les caisses de résonnance des instruments sont pour beaucoup dans la richesse du timbre. C’est ainsi pour les résonateurs que sont le pharynx, les cavités buccale et nasales.

Question 49

Expliquez ce qu’est une partielle?

Answer 49

Certains instruments comme les percussions, forment des sons inharmoniques, qu’on appelle aussi des partielles. Plusieurs de nos consonnes sont des partielles.

Question 50

Vrai ou Faux : La parole est un signal acoustique complexe. Non seulement elle contient un grand nombre de « tons purs » mais l’intensité et les fréquences sont modulées selon l’axe temporel. Une simple analyse de Fourier n’est pas significative car elle représenterait seulement un instantané de la parole.

Answer 50

Vrai

Question 51

Vrai ou Faux : La parole est un signal acoustique pur. Non seulement elle contient un grand nombre de « tons purs » mais l’intensité et les fréquences sont modulées selon l’axe temporel. Une simple analyse de Fourier n’est pas significative car elle représenterait seulement un instantané de la parole.

Answer 51

Faux,
La parole est un signal acoustique complexe. Non seulement elle contient un grand nombre de « tons purs » mais l’intensité et les fréquences sont modulées selon l’axe temporel. Une simple analyse de Fourier n’est pas significative car elle représenterait seulement un instantané de la parole.

Question 52

fin de représenter la parole, quel instrument utilise-t-on?

Answer 52

Afin de représenter la parole, nous utilisons classiquement une « image » de la voix sous forme de spectrogramme.Afin de la représenter, nous utilisons classiquement une « image » de la voix sous forme de spectrogramme.

Question 53

Que sont les ‘‘formants’’?

Answer 53

Les formants sont en quelques sorte la résultante des harmoniques filtrés par la cage de résonance.