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2ème partie  -  Chapitre 1 :  Caractérisation des sons


Caractérisation des sons


Cette page fournit des informations supplémentaires sur les notions de vitesse de propagation, de fréquence et d'intensité.

La vitesse du son dans différents milieux

La vitesse des sons dépend uniquement des propriétés du milieu que l'on peut résumer en deux points :

  • Si les particules sont très lourdes, elles se déplaceront plus lentement que si elles sont légères, et donc le temps nécessaire à la transmission du mouvement à la particule voisine sera plus grand, et l'onde ira donc moins vite.
  • Si les particules sont très proches, la distance qu'elles doivent parcourir pour aller heurter leurs voisines est plus faible et l'onde ira plus vite.

    Ce deuxième effet est plus important que le premier, et il explique que les sons se déplacent plus vite dans les liquides et les solides (où les particules se touchent) que dans les gaz (où les particules peuvent être éloignées les unes des autres). En résumé :
    Vgaz < Vliquide < Vsolide


    Le tableau suivant indique les vitesses de propagation dans différents milieux. Bien évidemment, ces valeurs sont indicatives car des modifications de température du milieu entraînent également des modifications dans la structure du milieu (distance entre les particules, par exemple). Dans l'air, à pression atmosphérique normale, on peut approximer la vitesse du son par la formule :

    v = 331 + 0,6 x T

    v est la vitesse du son exprimée en mètres par seconde, et T est la température, exprimée en degrés Celsius.


    Phase du milieu Nature du milieu Vitesse du son (m/s)
    Gazeux Dioxyde de Carbone (CO2) 260
    Gazeux Oxygène 320
    Gazeux Air 330
    Gazeux Helium 930
    Gazeux Hydrogène 1270
    Liquide Mercure 1450
    Liquide Eau douce 1460
    Liquide Eau de mer 1520
    Solide Bois de pin 3320
    Solide Acier 5000
    Solide Verre 5500
    Solide Granite 5950

  • La fréquence des sons

    L'oreille humaine perçoit les sons qui ont des fréquences allant de 20 Hz à 16 000 Hz (ces bornes varient d'un individu à l'autre). Cela signifie que nous sommes sourds aux sons émis à des fréquences plus basses (infra-sons) ou plus hautes (ultra-sons). D'autres animaux sont, pour leur part, sensibles à ces sons et s'en servent pour communiquer (éléphants, dauphins,...) ou même pour se diriger (sonar des chauve-souris). Le tableau suivant indique quelques gammes de fréquences correspondant à ces émissions.

    Infra Sons Eléphant
    Secousses sismiques
    Sons audibles Voix parlée
    (fréquence fondamentale)
    Homme 100 - 150 Hz
    Femme 200 - 300 Hz
    Enfant 300 - 450 Hz
    Voix chantée
    (fréquence fondamentale)
    Basse  65 - 326 Hz
    Baryton 108 - 425 Hz
    Ténor 122 - 522 Hz
    Contralto 165 - 870 Hz
    Mezzo 217 - 987 Hz
    Soprano 261 - 1304 Hz
    Instruments Trompette 190 - 990 Hz
    Violon 200 - 2650 Hz
    Clarinette 75 - 1800 Hz
    Piano 27 - 4150 Hz
    Orgue 16 - 16000 Hz
    Ultra Sons Chauve-souris (orientation) 20000 - 120000 Hz
    Dauphin
    (valeurs indicatives)
    Communication 250 - 50000 Hz
    Orientation 40000 - 150000 Hz
    Echographie ultrasonore
    Métallographie ultrasonore
    Nettoyage ultrasonore
    Jusqu'à plusieurs mega Hz


    Quelques liens intéressants

    Physique de la musique

    Ce site propose plusieurs pages d'explications physiques, en particulier sur la vitesse des sons dans l'air et sur l'intensité des sons.

    Tutorial sur les ondes sonores

    Ce site propose plusieurs animations didactiques pour expliquer des caractéristiques telles que la vitesse des sons ou leur intensité. D'autres aspects, tel l'effet Doppler, sont également abordés.

    Sons et ultrasons chez les dauphins

    Ce site, proposé par le département pédagogique de la Base de données SeaWorld, nous en apprend plus sur ces mammifères marins.