A

Un phénomène vibratoire

• Le son est une onde mécanique que nous percevons grâce à notre ouïe. Il s'agit d'un phénomène vibratoire qui ne peut se propager que dans un milieu matériel.

B

Les sons purs et les sons composés

• Un son est qualifié de pur si celui-ci est associé à un signal périodique sinusoïdal de fréquence f, exprimée en hertz (\mathrm{Hz}).
• En revanche, un son est dit composé lorsqu'il est associé à un signal périodique non sinusoïdal. On peut alors le décomposer en une somme de signaux sinusoïdaux de fréquences f_{\mathrm{n}}, toutes multiples d'une fréquence f_{1} dite fondamentale. Les fréquences multiples sont appelées harmoniques.

A

L'intensité sonore

• Les sons perçus sont caractérisés par une intensité sonore, notée I. Elle correspond à la puissance sonore P par unité de surface S, également appelée puissance sonore surfacique :


I=\frac{P}{S}
I : intensité sonore (W·m^-2)
P : puissance sonore (W)
S : surface (m²)

B

Le niveau d'intensité sonore

• Toutefois, pour comparer les sons entre eux, il est plus commode de faire appel à la notion de niveau d'intensité sonore, noté L, et exprimé en décibel (dB) selon une échelle logarithmique.

A

La production d'un son

• Une fois pincées, frappées ou frottées, des cordes tendues se mettent à vibrer à une fréquence f_{1} appelée fréquence fondamentale. Celle-ci ne dépend que des caractéristiques de la corde (longueur, tension, masse par unité de longueur).
• Par analogie, les instruments à vent produisent des sons grâce aux vibrations de colonnes d'air.

B

La musique, un art organisé

• Une note est liée à la hauteur d'un son. Elle se caractérise par un son complexe, associé à une fréquence fondamentale f_{1}.
• En musique, le rapport entre deux notes s'appelle un intervalle. Lorsque l'intervalle entre deux notes vaut 2, cet intervalle est qualifié d'octave. À l'intérieur d'une octave, on trouve une suite finie de notes (gamme) dont les intervalles sont compris entre 1 et 2.

La vitesse de propagation du son dans l'air est de l'ordre de 340 m·s^-1, dans les conditions ambiantes de température et de pression. Dans un autre milieu tel que l'eau, il peut se propager beaucoup plus rapidement, à environ 1 500 m·s^-1

L'analyse spectrale des sons se base sur les travaux du mathématicien Joseph Fourier : les séries de Fourier. Il les a créées au début du XIX^e siècle mais il a fallu plus d'un siècle pour leur trouver une application.

Lorsqu'une source sonore produit un son dans un milieu homogène sans obstacle, la figure géométrique formée par le déplacement de l'énergie dans le milieu est une sphère.

Deux notes à l'octave portent le même nom.

L'intensité sonore I s'exprime en watt par mètre carré (W·m^-2). Le niveau d'intensité sonore L s'exprime en décibel (dB)

Fréquence fondamentale : fréquence f_1 du premier harmonique d'un son composé.

Fréquence harmonique : fréquence f_n multiple de la fréquence fondamentale f_1.

Intensité sonore : puissance sonore émise ou reçue par unité de surface, exprimée en watt par mètre carré (W·m^-2).

Niveau d'intensité sonore : grandeur logarithmique associée à l'intensité sonore et exprimée en décibel (dB). Son origine est définie au seuil de perception de l'oreille humaine.

Son composé : son où le signal est périodique mais non sinusoïdal. Il peut être décomposé en une succession de sons purs caractérisés par des sinusoïdes de fréquence multiples d'une seule fréquence dite fondamentale.

Son pur : son dont l'analyse spectrale ne fait apparaître que le fondamental. Sa représentation au cours du temps est une sinusoïde.