Production d`un son par les instruments de musique

Production d’un son par les instruments de musique
ACTIVITÉ 1 : Recherche documentaire : Les fonctions d’un instrument de musique
1. Voir tableau ci-dessous.
2. Compléter le tableau ci-dessous.
Catégories de la classification de Exemples d’instrument Oscillateur mécanique (ou excitateur)
Hornbostel et Sachs
(3/catégorie)
responsable de la vibration
Tambours (ou menbranophones)
Grosse caisse
Peau ou membrane
Djembé
Lunga
Instruments à cordes
Guitare, piano, violon
Corde tendue entre deux points fixes
(ou cordophones)
Instruments à vent
(ou aérophones)
Flûte, clarinette,
accordéon
Colonne d’air dans un tuyau
Percussions (ou iodiophones)
Xylophone, cymbale,
scie musicale
Plaque en bois ou métal ou tige de
bambou.
3. corde frottée : corde vibrant lorsqu’elle est frottée avec un archet (violon, violoncelle, contrebasse)
corde pincée : corde vibrant lorsqu’elle est pincée (guitare, banjo, harpe)
corde frappée : corde vibrant lorsqu’elle est frappée avec un marteau (piano, cymbalum)
caisse de résonance : partie d’un instrument à corde assurant le couplage entre l’excitateur (corde tendue) et l’air
embouchure : partie d’un instrument à vent dans lequel de l’air est insufflé
tuyau sonore : colonne cylindrique d’air de longueur déterminée
biseau : arête rigide qui se situe après l’embouchure d’un instrument à vent mettant en vibration l’air insufflé (flûte
à bec, flûte traversière, cornemuse)
anche : languette fine et élastique en bois qui est introduite après l'embouchure de certains instruments à vent
mettant en vibration l’air insufflé (clarinette et saxophone : anche simple ; hautbois : anche double ; les lèvres du
trompettiste constituent les anches de son instrument).
4. Ce couplage est assuré pour :
• un instrument à corde par la caisse de résonance
• un instrument à vent par le tuyau sonore
• une guitare électrique par un micro relié à un amplificateur.
5. Pour qu’un instrument de musique produise un son, il doit remplir deux fonctions : VIBRER et EMETTRE. Dans de
nombreux cas d’instruments, ces deux fonctions sont indissociables.
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Chapitre 6
ACTIVITÉ 2 : Composition d’un orchestre et quelques notions concernant les « son » et leur production
1. Qu’est-ce qu’un « orchestre » ? Un orchestre est un ensemble de plusieurs musiciens jouant ensembles la même
partition.
2. Donner les trois familles d’instruments et deux exemples pour chacune des familles.
• Famille des instruments à vent : Clarinette, flûte, trompette
• Famille des instruments à cordes : Violon, guitare, harpe
• Famille des instruments à percussion : Tambour, xylophone, triangle
3. Comment sont disposées les différentes familles d’instrument dans un orchestre symphonique et sur quel principe ? Ils
sont disposés en arc de cercle. Sur l’avant on place les instruments les moins puissants, les cordes, derrière les
instruments à vents et dans le fond les instruments les plus puissants, les percussions.
4. Nommer l’instrument qui donne le « la » de référence dans un orchestre et préciser pourquoi ce choix. Le hautbois car
c’est l’instrument qui se désaccorde le moins.
5. Donner les grandes « étapes » expliquant la production d’un son par un instrument de musique et la perception de ce
son par l’oreille humaine. Vibration mécanique ! caisse de résonance ! air (variation de pression) ! oreille
6. Indiquer la fréquence du « do2 » : 261Hz ; Indiquer la fréquence du « la3 » : 442 Hz. Indiquer quelle est la note la plus
« aigue » : la note la plus aigu est celle de fréquence la plus grande soit le la3.
7. Pourquoi les sons émis par deux instruments différents jouant la même note ne sont-ils pas perçus de la même façon ?
Parce qu’ils n’ont pas le même timbre.
8. Compléter la phrase : un « son » est composé d’un mélange de plusieurs ondes sonores de fréquences égale ou
multiples d’une fréquence de base dite fréquence fondamentale. Les fréquences multiples sont appelées harmoniques.
9. Indiquer le nombre d’harmoniques dans les notes jouées par une flûte : 12. Indiquer le nombre d’harmoniques dans les
notes jouées par une clarinette : 30
10. Indiquer le nombre de « do » figurant sur un piano : 8
11. Indiquer la tessiture d’un piano : 7,5 octaves ; Indiquer la tessiture d’une contrebasse : 2,5 octaves
12. Indiquer les grandes « étapes » expliquant la production d’un son par un violon lorsque l’on frotte une corde à l’aide
d’un archet. L’archet fait vibrer la corde. La vibration se transmet au chevalet (support des cordes) puis à la table
d’harmonie puis au fond du violon par l’intermédiaire d’une petite pièce de bois nommée l’âme. La caisse amplifie les
vibrations qui sont ensuite transmises à l’air ambiant.
13. Quel est le rôle des doigts du violoniste ? Il modifie la longueur des cordes permettant ainsi de produire des notes de
hauteur (fréquence) différentes.
14. Indiquer les grandes « étapes » expliquant la production d’un son par une trompette lorsque l’on souffle dans
l’embouchure. Les lèvres vibrent, ces vibrations sont transmises à une colonne d’air de longueur donnée. Les vibrations de
la colonne d’air sont amplifiées par le corps et le pavillon de la trompette puis transmises à l’air ambiant.
15. Indiquer la tessiture d’une trompette : 2,5 octaves
16. Quelle est la différence fondamentale entre un « bois » et un « cuivre » ? Un bois est un instrument à vent possédant
une anche (simple ou double) pour provoquer la vibration initiale alors qu’un cuivre n’en possède pas. Ce sont les lèvres du
joueur qui créent la vibration initiale.
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Chapitre 6
ACTIVITÉ 3 : Production d’un son
Produire un son avec une guitare
Faire vibrer la plus grosse corde d’une guitare.
!
Quel est l’aspect de la corde après l’avoir lâchée ?
La corde présente un fuseau sur toute sa longueur.
Produire un son avec un diapason
Placer un pendule simple en contact avec une des branches d’un diapason.
Frapper le diapason.
!
Quel est le mouvement du pendule simple ? Que peut-on en conclure pour le diapason ?
Le pendule, au contact du diapason, s’éloigne de sa position d’équilibre. On en déduit que le diapason vibre.
Poser le diapason sur sa caisse de résonance et le frapper à nouveau.
Comparer les sons émis par le diapason seul et par le diapason équipé de sa caisse de résonance.
!
Quel est le rôle de la caisse?
Le son émis par le diapason seul est très faible par rapport à celui émis par le diapason placé sur la caisse de résonance.
Cette dernière amplifie le son émis par le diapason.
ACTIVITÉ 4 : Analyse d’un son
On se propose d’étudier des sons musicaux émis par trois instruments différents : le diapason, la flûte soprano et la guitare.
Un microphone permet de transformer le signal sonore en signal électrique. Le microphone est relié au système d’acquisition de l’ordinateur. Le
logiciel « acquisonic » permet l’acquisition puis le traitement du signal.
Enregistrer le son d’un diapason
Émettre un son à l’aide d’un diapason et l’enregistrer (après avoir paramétré le logiciel comme indiqué ci-contre, démarrer l’acquisition).
Mesurer la période (en cochant la case graduation(s)) puis établir le spectre sonore (dans la barre de menus, « Etude du signal » puis « spectre ».
!
Comment qualifier le signal correspondant au diapason ?
Quelle est sa période ? En déduire la fréquence du son.
Quelle information est fournie par le spectre sonore ?
Le signal correspondant au son émis par un diapason est sinusoïdal. Sa période est de 2,27ms et sa fréquence de 440Hz.
Le spectre sonore constitué d’un seul pic à 440Hz confirme l’aspect sinusoïdal du signal et indique que le son émis par le
diapason est pur.
Enregistrer le son d’une flûte soprano
Jouer un mi4 avec une flûte et l’enregistrer.
Mesurer la période du son puis établir le spectre sonore.
Jouer une note plus aiguë et procéder de même.
!
Les signaux acquis à partir de la flûte sont-ils périodiques ?
Quelle est leur période ? En déduire la fréquence des sons ?
Quelle est la grandeur physique caractérisant la hauteur d’une note ?
À quoi correspond la première fréquence du spectre sonore ?
Les signaux enregistrés sont périodiques mais non-sinusoïdaux.
La période d’un mi4 est de 1,52ms et sa fréquence de 659Hz.
La grandeur physique caractérisant la hauteur d’une note est sa fréquence.
La première fréquence du spectre sonore correspond à la fréquence de la note émise. Cette fréquence est appelée fondamental de
cette note.
Enregistrer le son d’une guitare
Jouer un mi4 avec une guitare et l’enregistrer.
!
Les mi4 acquis à partir de la flûte et de la guitare sont ils identiques ?
Quels points communs entre les signaux l’observation du spectre sonore fournit-elle ?
Qu’est ce qui distingue ces deux mêmes notes de musique ?
Les allures des courbes sont différentes.
Les spectres de ces deux signaux présentent une même première fréquence ou un même fondamental à 659Hz.
Ces deux notes diffèrent au niveau des pics supplémentaires constituant leur spectre. Ces pics supplémentaires représentent les
harmoniques. Ces deux notes n’ont pas les mêmes harmoniques.
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