Ondes sonores, guitare classique.

. On analyse à l'oscilloscope les sons émis par différentes sources sonores. La vitesse de balayage reste constante. Parmi ces sons, quels sont ceux qui sont simples ? Ceux qui sont complexes ? Expliquer la nécessité d'utiliser un oscilloscope à mémoire pour enregistrer le son d'une guitare. Le son n'est perçu que durant un temps assez court ( l'émission du son n'est pas périodique : on ne pince qu'une fois la corde) Le son 1 est un do3 de fréquence f1 = 264 Hz, déterminer la fréquence des autres sons. Citer les trois caractéristiques d'un son. Sa hauteur, caractérisée par sa fréquence du fondamental. Son intensité, liée à l'amplitude de l'onde mécanique responsable de l'onde. Son timbre ( il dépend de la composition des harmoniques) permet de distinguer deux notes de même hauteur jouée par deux instruments différents. Deux notes sont séparées par deux octave. Définir l'octave. Si une note a une fréquence double d'une autre, ces deux notes sont séparées d' une octave. Une corde d'un violon et une clarinette émettent chacun une note le mi3 de fréquence 330 Hz à 15°C. La température augmente de 8°C, le violon émet toujours le mi3 mais la chlarinette émet une note de fréquence 334,5 Hz. L'intervalle entre les deux notes de fréquences f1 et f2 est DH = 1000 log (f2/f1). L'oreille ne distingue pas en hauteur deux sons si l'intervalle est inférieur à 5 savarts. L'oreille est-elle capable de distinguer ces deux sons, s'ils sons émis l'un après l'autre ? DH = 1000 log (334,5/330) = 5,9 savarts. L'oreille est donc capable de distinguer ces deux sons. Mesure historique de la vitesse du son. En 1827, le géomètre français Sturm et l'ingénieur suisse Colladon effectuent une mesure directe de la vitesse du son dans l'eau sur le lac de Genève. Colladon mis au point un instrument, l'hydrophone, pour capter le son dans l'eau. Pour que la mesure soit la plus exacte possible, ils choisirent la distance entre Rolle en Suisse et Thonon en France de 13,49 km et plongèrent en même temps une cloche à Thonon et l'hydrophone à Rolle. Ils créèrent un système de mise à feu à poudre visible à Rolle qui senclenchait au moment où le marteau tapait la chloche. Ils firent de nombreux essais qui permirent de déterminer que la vitesse du son dans l'eau était de 1435 m /s. L'air étant un milieu non dispersif, le son émis par la chloche s'y propage : A. Plus vite que dans l'eau. B. Aussi vite que dans l'eau. C. Moins vite que dans l'eau (vrai ). D. Plus vite que des ultrasons. E. Aussi vite que les infrasons. (vrai ). Dans un milieu non dispersif, la célérité du son ne dépend pas de la fréquence. L'onde sonore se déplaçant dans l'eau est une onde : A. Mécanique (vrai ).  B. Electromagnétique. C. Transversale. D. Longitudinale (vrai ). E. Progressive (vrai ). La durée séparant l'émission de la réception est : 9,40 ms ; 94,0 ms ; 106 ms ; 9,40 s ; 106 s. t = d / v = 13,49 103 / 1435 = 9,40 s. Un milieu dispersif est un milieu dans lequel : A. Les ondes quelque soit leur fréquence ont la même vitesse de propagation. B. Les ondes ont des vitesses de propagation différentes suivant la valeur de leur fréquence (vrai ). C. Les ondes quelque soit leur longueur d'onde ont la même vitesse de propagation. D. Les ondes ont des vitesses de propagation différentes suivant la valeur de leur longueur d'onde. E. Les ondes se propagent à la vitesse de la lumière dans le vide. La guitare classique. Elle possède 6 cordes de longueur 65,5 cm chacune, émettant respectivement les sons fondamentaux suivants :  mi1, la1, ré2, sol2, si2, mi3. Gamme tempérée : do do# ré ré# mi fa fa# sol sol# la la# si do ré b mi b dol b la b si b Fréquence du la3 = 440 Hz. Quelle est dans la gamme tempérée, la fréquence de la note sol# ? L'octave est découpé en douze intervalles chromatiques égaux. Le la3 a une fréquence de 440 Hz. Dans la gamme de Bach, il y a 12 notes séparées chacune d’un intervalle appelé « demi-ton ». Le rapport des fréquences est le même entre deux notes successives 2 1 /12. fla3 / fsol# = 21/12 ; fsol# =fla3 / 21/12 = 440 / 21/12 = 415 Hz. La note mi3, de fréquence 330 Hz est émise par une corde vibrant suivant le mode fondamental. Représenter cette corde en précisant la position des noeuds et des ventres de vibrations. Un seul fuseau dans le mode fondamental : Cette cordre émet simultanément les harmoniques 2, 3, 4. A quelles notes correspondent ces harmoniques ? Les fréquences des harmoniques sont des multiples de la fréquence du fondamental soit 660 Hz ( mi 4 ), 990 Hz ( si4 ) et 1320 Hz ( mi 5 ). Quelle est la tension de la corde si sa masse linéïque vaut µ=1,15 g m-1 = 1,15 10-3 kg m-1? v = (F / µ)½ avec v = L f = 0,655*330 = 216,15 m/s ; F = v2 µ =216,152 *1,15 10-3 =53,7 ~54 N. Une corde voisine vibrant selon le mode fondamental émet la note si2 de fréquence 247 Hz. Où l'instrumentiste doit-il poser son doigt pour que cette corde émette la note mi3 en vibrant toujours suivant le mode fondamental ? v = L fsi2 = 0,655*247 = 161,785 m/s ; L' = v / fmi3 =161,785 / 330 =0,49 m.

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