Qu'est-ce que le son ?

          

 

         Le son est avant tout la transmission d'énergie produite par un corps en vibration (corde d'une guitare par exemple) ou en mouvement. En l'absence de mouvement, le son ne peut pas exister.

Ce mouvement crée une compression ou une dépression des entités chimiques l'entourant, qui se déplace de proche en proche. Les molécules d'air entrent donc en vibration et chaque molécule va faire bouger ses voisines, se cogner les unes contre les autres et ainsi de suite.

C'est pourquoi lors du passage d'un son dans l'air, la pression de l'air, qui était auparavant identique partout, subit de fortes perturbations : les molécules créent des régions de condensation (elles se rapprochent) et des régions de raréfaction ou les molécules s'écartent. Ces perturbations se déplacent et se propagent dans toutes les directions : ce sont les ondes sonores.

On peut ainsi définir le son comme une perturbation de la pression de l'air, le déplacement de la compression des molécules.

Lors de notre visite à la cité des sciences de Paris, nous avons jugé utile de filmer cette séquence qui permet de mieux comprendre le système de propagation des ondes sonores et des perturbations de pression qu'elles engendrent.

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On peut donc bien voir que lorsque les molécules sont mises en oscillation, elles se rapprochent et s'éloignent. Ce sont les zones de compression que l'on voit en rouge et les zones de dilatation ici représentées en bleu. Ces régions de perturbations sont en alternance. On peut aussi voir ( à partir de la vingt troisième secondes) que lorsque le son est entretenu, les ondes de dilatation et de compression se succèdent en s'éloignant de la source.

On observe également que plus les ondes s’éloignent, moins leur intensité est élevée.

 

 Le son est une vibration et non un déplacement de l'air.  En effet, ce ne sont pas les molécules d'air qui se déplacent mais c'est la compression. C'est le même principe que lorsque l'on observe des ronds dans l'eau, les vagues se déplacent mais l'eau reste au même endroit.

 

 

Le son est également associé à la sensation auditive provoquée par cette vibration : la sensation que l'on a d'entendre un son.

Vous l'aurez compris, le son est représenté par une onde sonore présentant deux zones en alternance : la compression (rapprochement) et la dépression (raréfaction)  des molécules de l'air.

 

 compression -décompression - compression -décompression ...


Ici nous observons une onde sonore ainsi que les zones de compression et de dépression correspondantes.

 

A la vue de notre définition du son, on peut conclure que le son se propage grâce à l'air (ou d'autres milieux tels que l'eau, le verre, ...). Mais alors, si nous retirions ce gaz, le son n’existera plus tout comme dans le vide spatial ?

C'est la question que nous nous sommes posée. Pour y répondre, nous avons effectué en laboratoire avec l'aide de notre professeur de physique chimie (et observé également à la Cité des Sciences de Paris) l'expérience de " La cloche à vide ", rendu célèbre par Robert Boyle qui lui a permis en 1660 de prouver que le silence naissait du vide, autrement dit qu'il n'y avait pas de son sans la présence d'air.

Notre vidéo (voir ci-dessous) présente l'expérience telle que nous l'avons observée lors de notre visite à la Cité des Sciences de Paris.


 

Ainsi, lorsque les molécules sont rares et trop distantes, elles ne peuvent être mises en vibration. L'onde sonore s'affaiblit de plus en plus jusqu'à disparaitre totalement quand les molécules ont totalement disparues. Dans le vide spatial, le son ne peut donc pas se propager. C'est pourquoi à partir de 70 kilomètres d'altitude, le son n'existe plus. 

 Si on tentait la propagation du son dans un milieu vide d'air, nous savons à présent qu'aucun son ne pourra être émis. Un concert sur la lune est donc scientifiquement impossible !



Il faut aussi savoir que la densité du milieu de propagation d'un son est déterminante sur sa vitesse de propagation. L'histogramme que vous trouverez ci-dessous nous expose les différentes vitesses de propagation du son en fonction du milieu dans lequel il est émis :

 


On constate que plus le milieu est dense, plus la vitesse de propagation est élevée. En effet, plus les molécules sont proches, plus les ondes se propagent rapidement. On notera aussi que la vitesse de propagation du son dans l'air à une température ambiante ( 20°c ) est de 340 m/s.

 

Trois éléments sont donc nécessaires à l’existence d’un son :

  • une source qui produit le son
  • un milieu qui transmet la vibration (air, eau, verre, …)
  • un récepteur : l’oreille et l’ouïe

Dans notre travail, nous allons nous intéresser principalement au fonctionnement de la source qui produit le son et notre choix s'est donc tourné vers la guitare.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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