Une sensation est un phénomène qui traduit, de façon interne chez un individu, une stimulation d'un des organes récepteurs, ici la sensation auditive stimule l'oreille.
Une perturbation est une modification locale et temporelle des propriétés physiques du milieu. Une onde consiste en la propagation d'une perturbation dans un milieu.
Un son est une sensation auditive engendrée par une onde acoustique, c'est-à-dire une onde non palpable.
On peut l'identifier en utilisant son intensité sonore, sa fréquence et son timbre. Le son est une onde sinusoïdale, elle est issue de la fonction sinus qui permet de calculer le sinus d'un angle à partir de la valeur de cet angle.
Illustration de la période et de l'amplitude:
L'intensité sonore, ou niveau sonore dépend
de la pression acoustique crée par la source sonore. La
pression se représente sous forme d'une onde sinusoïdale dont l'amplitude "P" caractérise
le niveau de pression acoustique. Plus cette pression est forte plus
le volume l'est aussi. Elle se mesure en pascal (Pa).
La fréquence, mesurée
en Hertz (Hz), est le nombre de fois qu'un phénomène périodique se reproduit
par unité de mesure de temps, l'unité du système international de temps est la
seconde (s).
La hauteur d'un son est la fréquence F de l'onde
périodique.
On utilise le terme de timbre pour qualifiés une voix ou le son d'un instrument.
Le timbre est défini par ses harmoniques, ondes moins perceptibles, dont les fréquences sont des multiples de la fréquence F dite fondamentale: 2F, 3F, 4F, 5F, 6F...
Les oscillogrammes mesurant un même son montrent la différence entre chaque timbre, en effet la fréquence fondamentale peut être la même mais le timbre diffère en fonction de l'intensité et de l'amplitude de ces harmoniques.
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| Exemples de spectres de son de différents instruments jouant la même note |
Le spectre de son, représentation de l'amplitude des harmoniques en fonction de la fréquence, ne sera donc pas pareil pour la même note jouée par deux instruments différents, comme le montrent les spectres de son ci-dessus.
Par exemple, c'est le timbre qui permet de reconnaître une note jouée par un piano ou par un violon, ou encore la voix de quelqu'un.
On dit qu’un son est riche, à droite ci-dessous, et agréable à entendre, lorsqu’il contient de nombreux harmoniques : c'est un son complexe. A l'inverse, un son pur n'a que la fréquence fondamentale, il est qualifié de son pauvre, à gauche ci-dessous.
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L'onde se propage à des vitesses différentes en fonction des caractéristiques du milieu : la compressibilité est l'aptitude à reprendre la forme après déformation et la masse volumique, grandeur physique qui caractérise la masse d'un matériau par son volume notée en kilogramme par mètre cube.
Par exemple dans l'eau, le son se propage à une vitesse de 1500 m/s.
Dans l'air un son se déplace à une vitesse de 343 m.s-¹si la température est de 20°C, la pression de 1013 hPa et que l'humidité est relativement nulle. Dans des matériaux plus denses, le son se propage plus rapidement puisque les masses volumiques des matériaux sont plus importantes et leurs coefficients de compressibilité sont plus faible.
Dans un son grave, peu de vibrations sont présentes et inversement dans un son aiguë. En effet plus la fréquence de l'onde est faible, plus le son est grave. Inversement, plus la fréquence de l'onde est forte, plus le son est aigu.
Les sons dont la fréquence est inférieure à 20 Hz sont dits infra-sons et les sons dont la fréquence est supérieure à 20 000 Hz sont dits ultra-sons.
L'oreille humaine ne perçoit que les sons dont la fréquence est comprise entre 20 Hz et 20 000 Hz.
