I - Du son à la musique !
A – Qu’est-ce qu’un son ?
1-Définition
Un son est une forme d’ondes sonores produite par la vibration mécanique d’un fluide (eau, gaz, air) avec un transport d'énergie sans transport de matière. Le son implique l'existence de trois éléments : une source à l’origine d’un son, un milieu de propagation et un récepteur pour capter les ondes sonores comme une oreille ou un micro.
La source à l’origine d’un son est une vibration d'un mouvement d’un corps, une corde de guitare par exemple.
La création d’un son se fait par la déformation du fluide traversé permettant au son de se propager sous forme d’onde longitudinale. Ce phénomène physique se nomme la vibration mécanique** d’un fluide.
Ainsi lorsque qu’un son est produit, les molécules se compressent (compression) avant de se détendre, (la dépression). Elles s'entrechoquent ce qui crée un mouvement qui est transmis de molécule en molécule.
Schéma des molécules d’air en interaction
Schéma récapitulatif de la propagation du son
Ce schéma nous récapitule les étapes de la propagation du son (émetteur, propagation et récepteur).
2-Evolution du son dans des milieux de propagation
Le son a besoin d’un milieu de propagation comme l’air ou l’eau... En effet le son étant composé d’ondes mécaniques périodiques, la célérité du son varie en fonction des milieux traversés.
La densité des matériaux influence la vitesse du son. La densité dépend aussi de la température, de la pression et de la compressibilité du matériau. En effet plus un matériau est froid et dur plus la vitesse du son est importante.
Sur le tableau ci-dessus nous voyons que le son se propage à 1460 m/s dans de l’eau douce (liquide) tandis que dans un solide comme le verre le son se propage à 5500 m/s.
Nous pouvons aussi remarquer dans le tableau que le son se propage 15 fois plus rapidement dans un solide que dans l’air, du fait de la forme serrée des molécules.
La vitesse des ondes mécaniques se calcule par V= d/t :
- V est la vitesse en m/s ;
- d est la distance en mètre ;
- t est le temps en seconde ;
Par contre, un son ne peut être émis dans le vide car il n'y a aucune molécule dans le vide donc aucun fluide pour faire une vibration mécanique, nous en avons fait l'expérience avec un réveil mis sous vide.
- Caractéristiques d’un son
On classe les sons par rapport à leurs fréquences, leurs timbres, et leurs intensités.
Fréquences
Les ondes sonores possèdent toutes des fréquences différentes. Une fréquence est le nombre de période d’un son en une seconde. Celle- ci se mesure en hertz notée Hz. Une période est la distance entre deux maximas successifs de la courbe.
Une fréquence se calcule par la formule : F= 1/T
F est la fréquence en hertz (Hz)
T est le temps en seconde (s)
Une fréquence définit aussi la hauteur d’un son, soient les sons graves et aigus. Plus la fréquence est grande, plus un son est aigu plus la fréquence est grande
Exemple de son aigue et de son grave
Intensité
L’intensité d’un son permet de distinguer un son “faible “ d’un son “fort” L’intensité d’un son est liée à l’amplitude d’une onde sonore. L’amplitude d'un son est définie par une énergie créée par la vibration de ce son. L’intensité s’exprime en décibel (dB).
Plus l’amplitude est grande plus le son est “fort”.
Exemple d’un son "fort" et d’un son "faible"
Ce document ci-dessous montre une échelle d’intensité sonore ou les différents seuils de danger pour l'ouïe sont mis en évidence.
L'appareil de mesure de l'intensité sonore s’appelle un sonomètre.
Voici une photo de ce dernier :
Timbre
On parle de timbre quand on a deux sons qui possèdent la même fréquence et la même intensité seule la forme de l’onde change. A la perception le son est différent.
Schéma de deux courbes représentant un timbre différent.
Sur ce schéma, les deux courbes ont la même intensité (dB), la même fréquence (Hz) mais la forme de la courbe a) n’est pas identique à celle de la courbe b)
Schéma de deux courbes représentant un timbre différent.
- Les différents types de sons
Deux types de sons existent: les sons purs et les sons complexes.
Un son pur est une onde sonore qui possède une seule fréquence et un mouvement vibratoire simple : la sinusoïde
Avec les instruments de musique, le son émis est pur. Dans le langage courant on parle aussi de son simple.
Exemple d’un son pur et d’un son complexe
Ces graphique nous montre un son pur (ou son simple). Nous constatons que son amplitude et son intensité sont régulières tout au long du graphique. Un son complexe est composé de plusieurs sons purs avec des fréquences et des amplitudes différentes. Une onde sonore est périodique mais non sinusoïdale.
Sur ce graphique nous observons aussi des variations de la fréquence et des amplitudes. Le son est avant tout une onde mécanique complexe qui dépend de plusieurs facteurs pour être créée
C’est tout d’abord grâce à ce son que va naître la musique.
B - La musique
- L’origine de la musique
Depuis toujours, la musique occupe une grande place dans les différentes civilisations . Déjà à l'époque préhistorique, des traces d’instruments de musique sont découvertes. Les premiers instruments à émettre un son seraient des “sifflets “ servant à la chasse.
Parmi les plus vieux instruments de musique connus, des flûtes en os d'ours comme la flûte de Divje Babe actuellement considérée comme le plus vieil instrument de musique (45 000 ans), ou celle en os d'oiseau datant de 35 000 ans retrouvée dans une grotte du Jura Souabe, région située au sud-ouest de l'Allemagne.
Un des morceaux de flûte en os de vautour découvert par l'équipe allemande dans la grotte de Hohle Fels.
Une légende chinoise raconte qu'en 2500 ans avant notre ère sous le règne de l'empereur Huángdì, ce dernier demanda à son maître musicien de découvrir le secret des chants des oiseaux. Celui-ci scella son cheval et partit immédiatement. Plusieurs années s'écoulèrent avant qu'il revienne, portant 12 flûtes en bambou. Ces 12 flûtes correspondent aux 12 notes de la gamme chromatique.
- Caractéristiques de la musique
Une musique est une succession de notes. Une note est un son produit par un instrument ou une voix que l’on caractérise en fonction de sa fréquence et de son intensité. Les sept notes principales sont Do Ré Mi Fa Sol La Si.
Au niveau de la physique, la musique est définie comme un ensemble de vibrations d‘ondes sonores plus ou moins harmonieuses.
Dans certaines régions du monde, la musique est utilisée pour aider à la germination des plantations et aussi elle est associée aux fêtes et aux danses traditionnelles.
Au contraire en Asie, la musique est liée à la religion bouddhiste.
Pour conclure, le son est une onde mécanique émise par un émetteur (un piano), transmise par le milieu qu'elle traverse (l'air) et qui peut finalement être reçue (une oreille). Cette onde est caractérisée par sa fréquence (son aigu ou grave), son intensité (son fort ou faible)
et son timbre. Une musique est une succession de notes qui a les mêmes caractéristiques que le son auquel on ajoute la durée et qui se traduit par des vibrations d'ondes sonores plus ou moins harmonieuses.
La musique est considérée comme un art à part entière et elle est caractéristique de la culture de chaque pays !