PRESENTATION DE L`ACTIVITE

TECHNOLOGIE
TP SON
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Analyser le
besoin
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Rédiger le
Cahier des
Concevoir le
Définir le
Préparer la
produit
produit
fabrication
Charges
Fonctionnel
Service marketing
Bureau d’étude
Bureau des
méthodes
Fabriquer
Atelier
Commercialiser
Service
commercial
LE SON
PRESENTATION DE L’ACTIVITE
Cette activité a pour objectif de vous faire découvrir les caractéristiques du son, ses dangers et son unité.
TRAVAIL A REALISER
- Lire et analyser les documents proposés
- Répondre aux questions posées sur le document SON 7/7
MATERIEL MIS A DISPOSITION
- Contrat d’activité
- Documents ressource SON 1/7 à SON 6/7 et de travail SON 7/7
- Dictionnaire
CE QU’IL FAUT RETENIR
- Le vocabulaire, connaître les échelles de grandeur des sons
- Connaître les dangers
CONSIGNES DE TRAVAIL
- Lire attentivement tous les documents
- Respecter l’ordre de réalisation des travaux proposés
- Travailler dans le calme
- Respecter les consignes de travail écrites et/ou orales
- Prendre soin du matériel et des documents prêtés
- Réaliser un travail propre et soigné
- Ranger vos documents dans le classeur dans l’ordre des travaux effectués
- Ranger convenablement les documents restants prêtés
Ce document vous est prêté – A rendre en fin de travail – Prenez en soin, vous êtes aussi évalué sur ce point.
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1 – La Castafiore, dans Tintin, vous connaissez ? Il suffit que l’imposante cantatrice ouvre le bec et
déploie son gosier pour que les verres cassent au château de Moulinsart. Quel est le secret du rossignol
milanais ?
Mais que peut bien envoyer la gorge castaforienne sur les verres ? Des couteaux, des marteaux,
ces ciseaux ? Rien de tout cela, mais de l’air, de l’air comprimé par les cordes vocales et la gorge de la
diva qui voyage (qui se « propage » dans le jargon des spécialistes) jusqu’aux verres pour les faire vibrer.
Pourtant, vous avez beau crier face à une armée de verres à pied, aucun d’entre eux ne se brise.
Tout est affaire de vibration.
Des physiciens ont mené une expérience pour « voir » le son qui se propage. Ils ont ajouté dans un
tuyau ouvert une pincée de substance colorée aussi légère que l’air, puis claqué des doigts à l’entrée.
Si l’on présente les zones comprimées par une crête et les zones où l’air est plus détendu par un
creux, le son prend l’allure d’une vague : on parle d’onde sonore.
Si ce n’est qu’une histoire de creux et de bosses, qu’est-ce qui fait alors la différence entre le
bruit aigu d’une sirène et les poum poum sourds de la contrebasse ? La fréquence ! Quésaco ? Si vous
fixer un point devant votre nez, le nombre de crêtes qui passent par ce point en une seconde donne la
fréquence du son.
Plus ce nombre est important, plus la fréquence du son est élevée et plus vos oreilles l’entendent
aigu. Les basses fréquences produisent un son grave. Ce que les physiciens appellent « fréquence »
devient « hauteur » dans le jargon des musiciens.
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OK, mais quelle fréquence faut-il adopter pour accomplir la prouesse de la diva ? L’affaire est un
chouia plus compliquée : car il y a d’une part la fréquence du son émis par le célèbre gosier, et d’autre
part la fréquence propre de l’objet visé. Qu’est-ce donc cette dernière bizarrerie ?
Voici la constatation de base : tapez sur une casserole plusieurs fois avec la même force. Vous
aurez toujours le même bruit, c’est à dire que le son qui en sort à une fréquence bien précise. C’est la
fréquence propre de l’objet. Presque un e signature unique qui dépend de la géométrie (forme) et de la
nature (matière, épaisseur…) de la casserole. Le même coup de poing ne produit pas le même son sur une
poêle ou une grosse gamelle, même si les deux sont en alu : question de forme…
Oui mais encore, en ce qui concerne l’exploit de la Castafiore ? Eh bien, lorsque la fréquence de la
voix coïncide pile poil avec la fréquence de l’objet, il y a résonance, c’est à dire que les vibrations
deviennent beaucoup plus fortes … et le verre finit par casser !
L’atout de la cantatrice outre d’avoir une voix riche en harmoniques, c’est sa capacité à émettre
un son pur (un son ayant une seule fréquence), très aigu par exemple, pendant une durée assez longue.
Alors que nous autres, les lanternes rouges du bel canto, nous ne pouvons réaliser une telle performance
longtemps.
De même, si une clochette suspendue se met à frétiller et à émettre un son sans même que vous
l’approchiez, n’invoquer pas las esprits. Quelque part un son de la même fréquence que la fréquence
propre de la cloche est en train de se propager…il y a donc résonance.
Qu’est-ce que la fréquence d’un son ?
Petite expérience pour « sentir » la fréquence d’un son : caler votre bicyclette, guidon au
sol. Prenez une pièce en métal et frottez la contre les rayons en faisant tourner la roue. La pièce
claque contre chaque rayon. S’il y a 5 claquements par seconde ( 5 rayons qui passent devant la
pièce), le son a une fréquence de 5 Hz (Hertz). Plus la roue tourne vite, plus ce nombre augmente
(la fréquence augmente) et lus le son devient aigu. Si la roue tourne moins vite, la fréquence
diminue et le son devient grave.
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2 – Mégaparty sur la Lune. Le clou de la soirée : un groupe de rock terrien qui démarre aussitôt. Dans la
salle personne ne bouge. Le voyage lunaire rend-il sourd ?
Non, la pratique assidue de vol spatial ne rend pas sourd. Seulement, contrairement à la lumière qui détient
le record de vitesse toutes catégories (300 000 km/s ) pour voyager dans le vide, le son à besoin d’un support. Le
vide absolu serait synonyme de silence absolu. La lune est dépourvue d’atmosphère, et les rockers ont beau se
déchaîner, rien ne sort des instruments. A supposer que tout ce monde se débrouille pour respirer, il faudrait en
plus prévoir des tuyaux remplis d’air (ou mieux des tuyaux pleins) qui relieraient les instruments aux oreilles. Avis
aux bricoleurs…
Le son se propage donc dans l’air, puisque sur notre douce planète on peut s’interpeller d’un trottoir à
l’autre. Mais le son se transmet mieux et plus vite dans un liquide (environ 340 m/s) que dans un gaz, et encore
mieux dans un solide (1600 m/s).
3 – Concert à l’opéra Bastille. Derrière les musiciens, des techniciens de la radio s’activent pour une
retransmission en direct. A l’instant où le pianiste enfonce la première touche, est-ce un spectateur de la
salle ou M. Alphonse, l’oreille collée à son poste au fin fond des Pyrénées, qui entend en premier ?
Heureux qui comme M. Alphonse, vautré dans son canapé, entend en premier, avant même les
spectateurs parisiens, les premières notes de concert… Eh oui, captées à la sortie des instruments, les
notes sont acheminées sous forme d’ondes électromagnétiques. Les ondes radio, les ondes hertziennes
(pour la télé), la lumière visible, les rayons X et gamma, les infrarouges et les ultraviolets en font tous
partie.
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Elles voyagent donc à 300 000 km/s dans le vide et un peu moins vite dans l’air. Pour parcourir les
1000 km qui séparent, en gros, Paris du village des Pyrénées, elles mettent à peu près : 1000 / 300 000 =
0,00333 s. L’onde sonore est exclue de cette catégorie. C’est une onde de compression : sa nature est
différente et elle a horreur du vide, elle surfe sur l’air et s’en sert pour naviguer ; du coup, elle se
déplace à 340 m/s dans l’air. Un spectateur dans la salle, situé à 10 m, entendra le premier son après 10 /
340 = 0,294 s, soit un temps 100 fois plus long que pour M. Alphonse…
Un spectacle son et lumière
Par temps d’orage, vous verrez toujours l’éclair avant d’entendre le tonnerre, même si les deux
phénomènes se produisent ensemble : l’éclair, une lumière, est une onde électromagnétique qui voyage
à 300 000 km/s, alors que le tonnerre est une onde sonore se propageant à 340 m/s.
4 – Face à cet univers de sons, l’homme est-il sourd ?
D’une certaine façon, oui. L’ouïe humaine ne perçoit pas tous les sons. Un être humain entend au
mieux les sons dont la fréquence est comprise entre 20 Hz et 20 000 Hz. L’oreille la plus délicate ne
capte ni les sons trop graves (les infrasons : moins de 20 Hz) ni les sons trop aigus (les ultrasons : plus de
20 000 Hz). En fait, ce que l’homme appelle silence grouille de bruits auxquels il est sourd. Premier à se
dérober à notre écoute : les ultrasons. Utilisés en médecine à très haute fréquence (1 million de hertz)
pour réduire en miettes les calculs rénaux, à des fréquences plus faibles les ultrasons n’échappent pas à
la vigilance de certaines oreilles bien tendues. Votre toutou entend parfaitement des ultrasons affichant
40000 Hz ; les cornets à sons de la chauve-souris apprivoisent facilement le 100 000 Hz ; et record
absolu, l’oreille du dauphin jongle aisément avec du 200 000 Hz.
5 – Les baladeurs sont-ils nocifs ?
Quel est l’effet des baladeurs sur les cellules sensorielles de l’oreille ? Leur utilisation prolongée
peut-elle être dangereuse ?
Devenu un phénomène de société, le baladeur a envahit le monde des adolescents : rien qu’en 1990,
il s’en est vendu en France près de 3 millions.
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Les sociologues ont vu là un signe du comportement de plus en plus individualiste de notre société.
Les médecins se sont sensibilisés à leur tour en dénonçant l’effet nocif des baladeurs. A la manière d’un
choc puissant qui peut endommager les tympans, le son continu et sans atténuation des baladeurs crée
parfois des lésions irréversibles.
Le niveau sonore est mesuré en décibels (dB) ; il est défini de manière logarithmique à partir de la
pression acoustique. Cependant, même si leur valeur en décibels est identique, deux bruits ne paraîtront
pas de niveau égal à l’oreille, car leur composition en fréquences audibles diffère. Le bruit est considéré
comme dangereux à partir de 90 dB et douloureux au-dessus de 120 dB. Or la plupart des baladeurs
offrent un niveau acoustique maximal pouvant atteindre 120 dB ! Il faut en outre savoir que l’oreille à
besoin de dix heures de repos après cinq heures d’écoute à 110 dB, détail dont ne tiennent pas compte
les inconditionnels du baladeur.
Les médecins estiment qu’une écoute quotidienne de 2 heures à plus de 90 dB peut provoquer de
sérieux problèmes dès 40 ans.
6 – Echelle de bruit : voici ce qu’endurent vos oreilles.
L’intensité d’un son se mesure en décibels (« déci » pour 1/10 et « bel » d’après Alexandre Graham
Bell, inventeur du téléphone). L’échelle de puissance sonore n’augmente pas de manière proportionnelle ;
elle est logarithmique : les décibels ne s’ajoutent pas comme des pommes. Exemples : 60 dB + 60 dB = 63
dB ; 100 dB + 100 dB = 103 dB.
De même un moulin à café martyrise vos tympans avec ses 85 dB. Dix moulins à café : 85 dB 10 =
95 dB. Ainsi, un son de 40 dB est dix fois plus puissant qu’un son à 20 dB. Conséquence : un son fort
masque un son faible. Le bruit d’une mobylette + le bruit d’un Boeing 747 = le bruit d’un Boeing 747.
Enfin sachez qu’en plein air, la pression sonore diminue de moitié quand on double la distance entre la
source et l’oreille. Par exemple, un son de 80 dB perçu à 5 m ne fait plus que 74 dB à 10 m de distance.
Dans une pièce, une salle de concert ou un amphithéâtre, les échos compensent cette perte. La
liste des niveaux sonores donnée ici correspond à ceux auxquels sont soumis des personnes dans des
conditions normales d’écoute. Donc à des distances bien précises.
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200 dB :
190 dB :
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Navette spatiale au décollage
Gifle violente sur l’oreille, bombe, tir de gros canon
Occasionne des lésions corporelles, hémorragies internes, déchirures des tympans…
180 dB :
160 dB :
140 dB :
Mortier
Fusil d’assaut (pour le tireur)
Réacteur d’un avion de chasse (pour le mécanicien)
Début de destruction instantanée des cellules auditives
130 dB :
120 dB :
Formule I, Chutes du Niagara
Concert de rock, cris d’un bébé (à quelques centimètres)
Seuil de la douleur, alors attention au rock fort
110 dB :
100 dB :
90 dB :
85 dB :
Sirène des pompiers à quelques mètres
Marteau piqueur (pour l’ouvrier), discothèque
Rugissement de lion
Circulation intense à 1 m
Limite d’exposition pour un ouvrier dans l’industrie, huit heures par jours
80 dB :
70 dB :
60 dB :
50 dB :
40 dB :
35 dB :
30 dB :
20 dB :
10 dB :
0 dB :
Orchestre symphonique (de la salle)
Restaurant bruyant
Bateau à moteur
Voiture au ralentit (pour le conducteur)
Conversation, voix normale
Tic-tac d’une montre
Conversation à voix basse (à 1,50 m)
Murmures
Bruissement d’une feuille sous le vent, studio d’enregistrement sans musique.
Laboratoire d’acoustique et seuil de perception d’un son (seuil d’audibilité).
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1 – Comment se propage un son ?
2 – Quelle est la vitesse (en km/h) du son dans un liquide et dans un solide ?
3 – Est-il possible d’écouter de la musique sur la lune ?
4 – Qu’est ce qui fait la différence entre le son aigu d’une sirène et les « poum
poum » sourds d’une contrebasse ?
5 – En quoi se mesure l’intensité d’un son ? Quelle est l’origine de ce mot ?
6 – Quelle est l’unité de la fréquence ?
7 – Donner un exemple de fréquence dans ton entourage.
8 – Quelle type de fréquence possède un son aigu et un son grave ?
9 – Sur quelle plage de fréquence les oreilles d’une personne entendent-elles ?
10 – Pourquoi par temps d’orage, voit-on l’éclair avant d’entendre le grondement du
tonnerre ?
11 – Comment appelle t-on un son dont la fréquence est inférieure à 20 Hz ?
12 – Comment appelle t-on un son dont la fréquence est supérieure à 20 000 Hz ?
13 – Expliquer pourquoi les baladeurs peuvent être nocifs en écoutant avec un
casque ?
14 – Tracer une droite de 20 cm et prendre une échelle de 1 cm pour 10 dB,
recopier en rouge les différents exemples d’intensité du son qui peuvent être
nuisibles pour les oreilles et en vert les exemples qui ne le sont pas.
Connaître les nouveaux mots que tu as appris aujourd’hui.