DM sur le son en enseignement scientifique

Devoir maison d‘enseignement scientifique en physique chimie

Exercice 1 : Tout pour la musique

Partie l

Question 1 :

Grace au document 1, on sait que pour passer de Do3 à Do4 on multiplie la fréquence de Do3 par 2. Donc pour passer d’une note Xn à la même note de l’octave d’après Xn+1 on multiplie par 2.

La4 = La3 * 2

La4 = 441 * 2

La4 = 882 Hz

Donc la fréquence associée au La4 est de 882 Hz.

Question 2 :

Les figures 1 et 2 correspondent à deux notes différentes car ce n’est pas la même hauteur, alors ce n’est pas la même fréquence, ni la même période et donc ce n’est pas la même note.

Question 3 :

Pour identifier les notes correspondantes aux figures 1 et 2 on utilise la formule :

       sachant que f c’est la fréquence (en Hz) et T la distance horizontal de la                    période (en s)[pic 1]

Figure 1 :

                     4 ms = 4.10-3 s (la hauteur entre chaque période est d’environ 4 ms)[pic 2]

[pic 3]

  f = 250 Hz

Grace au calcul de l’exercice 1, nous pouvons dire que Si2 vaut 247 Hz et Do3 vaut 262 Hz. Étant donnée que 250 Hz est plus proche de 247 Hz, alors la note de la figure 1 est Si2. Mais étant donnée que le piano du document 1 est associée aux touches d’un piano pour l’octave de Do3 à Do4 alors la note est le Do3.

Figure 2 :

              2,5 ms = 2,5.10-3 s (la hauteur entre chaque période est d’environ 2,5 ms)[pic 4]

[pic 5]

  f = 400 Hz

[pic 6]

Question 4 :

Les deux spectres ont le même fondamental donc ils ont la même note (le premier pic est le fondamental et les 3 autres sont des harmoniques (des multiples du fondamental)).

Ces deux sons sont formés de la même note.

Oui l’oreille humaine différencie les deux notes du spectre a et b car leurs harmoniques et leurs amplitudes diffèrent. Alors ce n’est pas le même timbre et chaque instrument a un timbre différent ce qui veut dire que spectre a peut par exemple être joué par un piano et le b par un violon.

Question 5 :

Le fondamental du spectre a est 262 Hz ce qui représente la note Do3 et la figure 1 du document 2 est associé à la note Do3.

Question 6 :[pic 7][pic 8]

Les valeurs des fréquences des harmoniques sont des multiples du fondamental.

Question 7 :

[pic 9]

Partie ll

Question 1 :

Un intervalle en musique c’est la distance qui sépare un son d’un autre son.

En théorie de la musique, un intervalle désigne l'écart de hauteur entre deux notes.

Cet écart est :

• harmonique si les deux notes sont simultanées,
• mélodique si les deux notes sont émises successivement.

En acoustique musicale, un intervalle entre deux sons est défini par le rapport de leurs fréquences fondamentales.

Un intervalle est un rapport de fréquences : [pic 10]

La condition est qu’entre les deux notes il y ait un rapport arithmétique simple.

Rapport arithmétique simple : Relation entre deux grandeurs simples de même nature                                              exprimées sous la forme d’un quotient de deux entiers                                              simples. Exemples : 2/1 ; 3/2

Question 2 :

Pour savoir si un La2 à 220 Hz et un Mi2 à 165 Hz sont consonants, on fait [pic 11]

[pic 12]

[pic 13]

Étant donnée que  est un rapport arithmétique simple alors les deux notes sont consonantes.[pic 14]

Question 3 :

Plus la corde est courte plus le son est aigu donc plus la fréquence augmente et inversement.

Comme dit ci-dessus si vous réduisez la longueur d’une corde vous aurez un son plus aigu.

Partie lll

Question 1 :

Pour savoir à combien de décibels correspond un piano d’intensité 10-6W/m2, je calcule L grâce à la formule : .[pic 15]

[pic 16]

[pic 17]

[pic 18]

Donc le piano joue à une intensité sonore de 60 dB.

Question 2 :

Pour savoir à quel intensité sonore I cela correspond avec le double de dB de l’exercice 1, je multiplie L par 2 puis je calcule I grâce à la formule : [pic 19]

                                                                [pic 20][pic 21][pic 22]

Maintenant, j’utilise la formule : [pic 23]

                                        [pic 24]

                                        [pic 25]

                                        [pic 26]

L’intensité sonore est de 1 W/m² pour une intensité sonore de 120 dB.

Exercice 2 : Éclairement de la Terre

Partie l

Question 1

Les rayons du soleil arrivent tous quasiment parallèles sur la Terre. Or, la Terre étant sphérique, les angles d’incidence sont différents. Pour l’équateur, le flux de rayons du soleil arrivent perpendiculairement et l’énergie est concentrée sur une petite surface contrairement au pôles ou une plus grande surface est éclairée par un flux de rayons similaire. Donc l’équateur est plus éclairée que les pôles, ce qui fait lien avec la chaleur. C’est pour cela qu’il fait plus chaud à l’équateur qu’aux pôles et non pas car l’équateur est plus proche du soleil que les pôles (surtout que la différence entre la distance de l’équateur jusqu’au soleil et la distance d’un des deux pôles jusqu’au soleil est faible pour l’ordre de grandeur de l’univers).

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