Le son, phénomène vibratoire

🎵 Le son, phénomène vibratoire

1. Nature et propagation du son

Un son est une onde mécanique progressive : il correspond à la propagation d'une perturbation mécanique (variations de pression de l'air) sans transport de matière, mais avec transport d'énergie.

• Support de propagation : Le son a besoin d'un milieu matériel (air, eau, solide) pour se propager. Il ne se propage pas dans le vide.
• Vitesse du son (célérité) : Dans l'air à température ambiante (20°C), la vitesse du son est d'environ v ≈ 340 m/s.

2. Caractéristiques d'un son pur et d'un son complexe

• Un son pur : Modélisé mathématiquement par une fonction sinusoïdale de période T (en secondes, s) et de fréquence f (en Hertz, Hz) :
  f = 1 / T
• Un son complexe : Résulte de la superposition de plusieurs sons purs. Il est périodique mais sa forme n'est pas sinusoïdale.

3. Analyse spectrale et timbre

D'après le théorème de Fourier, tout signal périodique complexe de fréquence f₁ peut être décomposé en une somme de signaux sinusoïdaux :

• La fréquence fondamentale (f₁) : La plus basse fréquence du signal. Elle détermine la hauteur de la note (son grave ou aigu).
• Les harmoniques (f_n) : Des fréquences multiples entiers de la fondamentale (f_n = n · f₁ avec n ∈ ℕ^*).
• Le timbre : L'intensité relative des différentes harmoniques donne la "couleur" du son et permet de distinguer deux instruments jouant la même note.