Remerciez-le!

Remerciez @Admin pour avoir partagé cet document gratuitement, de la manière la plus simple, en partageant sur les réseaux sociaux.

DÉCOUVRIR-APPRENDRE- ÉMISSION ET PERCEPTION D'UN SON Course contents Table des

DÉCOUVRIR-APPRENDRE- ÉMISSION ET PERCEPTION D'UN SON Course contents Table des matières 1 INTRODUCTION ....................................................................................................................................................................3 1.1 ACCUEIL..........................................................................................................................................................................3 2 SÉANCE 1 ..............................................................................................................................................................................4 2.1 ÉMISSION, PROPAGATION ET VITESSE DU SIGNAL SONORE..................................................................................................4 2.2 ÉMISSION ET AMPLIFICATION D'UN SON.............................................................................................................................4 2.3 PROPAGATION DU SIGNAL SONORE....................................................................................................................................8 2.4 VITESSE DE PROPAGATION DU SIGNAL SONORE................................................................................................................11 2.5 BILAN SÉANCE 1 ...........................................................................................................................................................17 3 SÉANCE 2 ............................................................................................................................................................................17 3.1 FRÉQUENCE D'UN SIGNAL SONORE..................................................................................................................................17 3.2 LA PÉRIODE...................................................................................................................................................................18 3.3 LA FRÉQUENCE..............................................................................................................................................................23 3.4 BILAN SÉANCE 2 ...........................................................................................................................................................27 4 SÉANCE 3 ............................................................................................................................................................................28 4.1 PROPRIÉTÉS DES SONS ..................................................................................................................................................28 4.2 HAUTEUR D'UN SON.......................................................................................................................................................29 4.3 TIMBRE D'UN SON..........................................................................................................................................................32 4.4 INTENSITÉ SONORE ........................................................................................................................................................36 4.5 SYNTHÈSE DES SÉANCES 2 ET 3 .....................................................................................................................................39 5 SYNTHÈSE...........................................................................................................................................................................40 5.1 CONCLUSION.................................................................................................................................................................40 6 DOCUMENTATION..............................................................................................................................................................40 7 COLLECTION .......................................................................................................................................................................41 8 COLLECTION .......................................................................................................................................................................41 9 CRÉDITS ..............................................................................................................................................................................42 3 CNED- Découvrir-apprendre- émission et perception d'un son 1 Introduction 1.1 Accueil 1.1.1 Ce que nous allons aborder Nous allons revoir comment un signal sonore est émis et transmis et mesurer la vitesse de propagation d’un signal sonore (séance 1). Nous analyserons ensuite le signal sonore du point de vue du mathématicien. Nous allons visualiser un signal sonore sous forme d’une courbe temporelle et mesurer grâce à cette courbe la fréquence et la période du signal (séance 2). Nous étudierons enfin le son du point de vue du musicien. En étudiant les propriétés d’un son musical nous allons expliquer sa perception (séance 3). 1.1.2 Temps de travail indicatif 2 heures 30 4 CNED- Découvrir-apprendre- émission et perception d'un son 2 Séance 1 2.1 Émission, propagation et vitesse du signal sonore 2.1.1 Dans cette séance, nous allons : revoir comment un signal sonore est émis et comment il peut être amplifié. expliquer comment le milieu de propagation permet la propagation du signal sonore. réaliser des expériences qui permettent de mesurer la vitesse du son dans l’air (environ 340 m/s). 2.2 Émission et amplification d'un son 2.2.1 Vibrations d'un diapason Exercice 1 - Corrigé à la page 43 Regardez la vidéo « Vibrations d’un diapason(1) » et complétez le texte en sélectionnant les mots justes. Le diapason émet un son de fréquence ................................... (1) . Le son est produit par un ................................... (2) qui frappe une des branches du diapason et qui la fait ................................... (3) . Le son peut être amplifié en posant le diapason sur la ................................... (4) accordée. On peut montrer les vibrations du diapason en posant la ................................... (5) du diapason contre un récipient en verre. On peut également montrer que le diapason vibre en plongeant ses branches dans l’eau : il se 5 CNED- Découvrir-apprendre- émission et perception d'un son forme alors des éclaboussures. Lorsque le diapason émet un son, ses branches vibrent avec une amplitude si faible et une vitesse si ................................... (6) qu’on ne voit rien à l’œil nu. Les vibrations des branches du diapason sont transmises dans l’air et la ................................... (7) de ces vibrations permet d’entendre un son. Solutions proposées: 1: Sélectionnez, fixe, variable 2: Sélectionnez, tournevis, marteau 3: Sélectionnez, vibrer, tourner 4: Sélectionnez, caisse de réflexion, caisse de résonance 5: Sélectionnez, tranche, branche 6: Sélectionnez, lente, rapide 7: Sélectionnez, prolongation, propagation Vibrations du diapason → Air → Oreille (on entend un son) ................................... (1) → ................................... (2) → ................................... (3) Solutions proposées: 1: Sélectionnez, émetteur, récepteur 2: Sélectionnez, émetteur, milieu de propagation 3: Sélectionnez, émetteur, récepteur 2.2.2 Caisse de résonance Si un diapason est frappé puis laissé dans l’air en étant tenu par la main, le son émis est peu intense. Si le diapason est frappé puis posé sur sa caisse de résonance accordée, le son devient alors intense et très audible. La caisse de résonance reçoit et amplifie les vibrations sonores. Les vibrations du diapason sont transmises à la caisse de résonance qui les transmet à l’air. Vibrations du diapason → caisse de résonance → Air → oreille 6 CNED- Découvrir-apprendre- émission et perception d'un son On dit que la caisse de résonance permet le couplage entre les vibrations du diapason et l'air. 2.2.3 Violon et violoncelle Exercice 2 - Corrigé à la page 43 Observez l'image ci-contre et complétez : Le violon et le violoncelle ont ................................... (1) cordes. Le violoncelle est plus ................................... (2) que le violon. Solutions proposées: 1: Sélectionnez, 1, 2, 3, 4 2: Sélectionnez, grand, petit Écoutez l’enregistrement audio et complétez : Le violoncelle émet globalement des sons plus ................................... (1) que le violon. Solutions proposées: 7 CNED- Découvrir-apprendre- émission et perception d'un son 1: Sélectionnez, graves, aigus Concluez : Une caisse de résonance doit être adaptée, accordée aux vibrations sonores qu’elle couple avec l’air. D’après l’exemple donné ici, il semble que plus le son émis est grave, plus la caisse de résonance doit être ................................... (1) . La contrebasse émet donc un son plus ................................... (2) que le violoncelle Solutions proposées: 1: Sélectionnez, grande, petite 2: Sélectionnez, grave, aigu Cliquez sur l'image pour l'agrandir. Le violon et le violoncelle sont des instruments de musique à cordes frottées. En effet, pour produire un son, un archet va frotter contre les cordes pour les faire vibrer. Le corps (la caisse en bois) de ces instruments représente la caisse de résonance qui permet d’amplifier le son. 2.2.4 La voix Exercice 3 - Corrigé à la page 44 Regardez la vidéo « La voix, comment ça fonctionne » et cochez les bonnes cases. Émetteur de son Caisse de résonance Milieu de propagation du son Récepteur du son 8 CNED- Découvrir-apprendre- émission et perception d'un son Vibrations des cordes vocales □ □ □ □ Air □ □ □ □ Vibrations des cordes d’une guitare □ □ □ □ Caisse en bois de la guitare □ □ □ □ Gorge □ □ □ □ Bouche □ □ □ □ Oreille □ □ □ □ 2.3 Propagation du signal sonore 2.3.1 Expérience du ressort Lorsqu’on parle ou qu’on joue d’un instrument de musique, la vibration de l’émetteur se propage dans l’air jusqu’à nos oreilles. Mais comment cette propagation est-elle possible ? L’expérience du ressort permet de comprendre comment se propage un signal sonore. 9 CNED- Découvrir-apprendre- émission et perception d'un son Lorsque le ressort est comprimé à une extrémité puis lâché, les premières spires vont pousser les suivantes puis se remettre en place. De proche en proche la compression du ressort se retrouve à l’autre extrémité. Il n’y a pas de déplacement de matière. C’est l’information qui s’est déplacée. L’énergie donnée au départ s’est propagée. 2.3.2 Le son à l’échelle microscopique La vibration sonore se propage de l’émetteur vers l’air qui se trouve devant lui. La propagation du signal sonore est possible grâce la mise en mouvement, de proche en proche, des molécules dans l’air. Ces molécules se déplacent, transmettent le mouvement aux suivantes puis retournent à leur position de départ, comme les spires du ressort. On dit que les molécule dans l’air vibrent, puisqu’elles oscillent seulement de quelques micromètres autour d’une position stable. Il en résulte des variations de pressions dans le milieu de propagation. Les récepteurs tels que l’oreille ou le microphone sont sensibles aux variations de pression. La variation de pression est faible par rapport à la pression atmosphérique ; pour qu'elle soit perceptible, il faut qu'elle soit suffisamment rapide et répétée. L’ensemble des molécules qui vibrent reste globalement au même endroit. Il n’y a pas de déplacement de matière de l’émetteur au récepteur. Cette propagation du signal sonore, donc de l’information s’appelle une onde sonore. La propagation d’un signal sonore nécessite donc un milieu matériel (avec des particules à faire vibrer) : gaz, liquide, solide. Un signal sonore ne se propage pas dans le vide. 2.3.3 Son et pression Suivez les instructions ci-dessous en cliquant sur la flèche de droite. 1. Une animation permettant d’illustrer la propagation d’un signal sonore est disponible sur http://www.ostralo.net. 2. Sélectionnez « Propagation d’une onde sonore dans un tuyau ». 3. Sélectionnez une célérité faible et une représentation en petits points. 10 CNED- Découvrir-apprendre- émission et perception d'un son 4. Cliquez sur « impulsion » pour lancer le signal sonore. Vous pouvez mettre sur « Arrêt sur image » et avancez « pas à pas ». Les petits points peuvent en première approximation représenter des molécules dans l’air mais attention, en réalité, les molécules sont invisibles à l’œil nu, beaucoup plus nombreuses et agitées (c’est un gaz !) Exercice 4 - Corrigé à la page 44 Déplacez un capteur de pression puis complétez les phrases suivantes : Lorsque les molécules dans l’air sont plus nombreuses dans un même volume, la pression est [1]. Lorsque les molécules dans l’air sont moins nombreuses dans un même volume, la pression est [2]. Solutions proposées: 11 CNED- Découvrir-apprendre- émission et perception d'un son 1: Sélectionnez, plus petite, plus grande 2: Sélectionnez, plus petite, plus grande 2.4 Vitesse de propagation du signal sonore 2.4.1 Expérience 1 [Rédigez votre texte alternatif] Exercice 5 - Corrigé à la page 44 12 CNED- Découvrir-apprendre- émission et perception d'un son À la cité des sciences de Paris, il y a une expérience qui permet de mesurer la vitesse de propagation du signal sonore dans l’air, à température et pression ordinaire. Expérience 1 : On frappe dans les uploads/s3/ sp20-te-wo-28-19.pdf