Comprendre le son (1/2)

Les sons sont partout, ils font partie de notre quotidien. Parfois, ils nous agacent ou nous agressent (je pense au réveil qui sonne chaque matin ou au bruit strident de la craie sur un tableau).

Au contraire, certains nous enchantent, nous bercent, déclenchent des émotions comme le chant des oiseaux ou la musique (attention aux mauvais interprètes cependant). Mais en tous cas, il est difficile de s’en passer : ne serait-ce que pour parler avec tes amis ou ta famille bien qu’il y ait beaucoup d’autre façons de communiquer !

Bref, aujourd’hui nous allons t’expliquer en quoi consistent les sons et comment fonctionnent certains instruments de musique.

Pour commencer, on te propose une série de petites expériences très faciles qui te permettront de prendre conscience du phénomène.

Les expériences

1- Avec ta propre voix
Pose ta main sur ta gorge, et prononce différents mots.
Ensuite essaie de chanter en variant les sons : des sons graves tout d’abord et des sons de plus en plus aigus.
Que ressens-tu au niveau de ta main ?

Réponse : Tu ressens tes vibrations sur ta main. Ces vibrations, tu les perçois différemment selon si le son que tu produits est aigu ou grave. Peut-être arriveras-tu à remarquer que pour les sons plus aigus, les vibrations sont plus rapides .

2- Avec des élastiques

Récupère différents élastiques (en longueur et en épaisseur) : tu peux en trouver dans la cuisine ou dans un bureau. tends-les autour d’une boite creuse.

Lorsque tu pinces les différents élastiques (essaie de les pincer avec la même force d’un élastique à l’autre), tu constates qu’ils produisent des sons différents mais tous se mettent à vibrer.
Les plus épais donnent des sons plus graves, et si tu observes bien tu verras qu’ils vibrent plus lentement.

Les plus fins donnent des sons plus aigus, et tu peux constater qu’ils vibrent plus rapidement.

Si tu essaies maintenant de tendre un même élastique plus ou moins fort, tu verras que tu modifies également le son : plus il est tendu, plus le son est aigu.

3- Avec un ballon

Gonfle un ballon et pose-le contre ton oreille. Maintiens-le dans cette position et avec l’un de tes doigts, tape légèrement contre la paroi.
Refais l’expérience mais sans coller le ballon contre ton oreille.

Tu entends la différence : le son est fort lorsque tu maintenais le ballon contre ton oreille ? Pourtant, tu n’as fait que tapoter le ballon.

4- Avec du matériel de la cuisine

Matériel

• Une bouteille d’eau remplie au tiers environ (cela lui permet de lui donner de la stabilité)
• Un bol
• Un crayon avec un embout « gomme »
• Une pince à linge

L’expérience
Installe le bol sur la bouteille et suis les instructions de notre ami.

Que remarques-tu ?
Tu as produit un superbe son lorsque tu as percuté le bol avec le crayon. Avec la pince à linge en plus, tu n’arrives plus à reproduire ce son : il semble être étouffé !

Le son, qu’est-ce que c’est ?

Comme tu as pu le constater avec l’expérience des élastiques, le son correspond à une vibration qui se transmet dans un milieu : en général c’est l’air mais cela peut être aussi un solide (comme la table qui t’a transmis la vibration lorsque tu as tapé dessus).
Cette vibration, tu as pu la visualiser avec les élastiques mais aussi la sentir avec tes propres cordes vocales.
Si tu bloques la propagation de la vibration, tu empêches le son de se transmettre et donc tu n’entends plus rien. C’est l’expérience avec le bol sur la bouteille qui te l’a montré : avec la pince à linge, les vibrations du bol sont bloquées et tu n’as plus rien entendu.

Au départ, il y a un mouvement initiateur provoqué par l’extérieur :

• un choc d’un objet sur un autre : lorsqu’on tape sur un objet,
• ou un étirement (cas de la corde ou de l’élastique)

Dans le cas de notre voix, l’air expulsé par nos poumons transite par nos cordes vocales et déclenche leur vibration.

Ce choc initial oblige les molécules d’air de l’environnement à se rapprocher et à bousculer de proche en proche les voisines… certaines s’écartent d’autres se rapprochent, c’est tout un mouvement qui se transmet  : on appelle cela une onde sonore qui se propage.

Autour de la source, l’onde sonore se caractérise par des zones où les molécules d’air sont serrées (compression) en alternance avec des zones où les molécules sont éloignées (dilatation). Bref, on modifie localement la pression.

On représente l’onde sous la forme d’une courbe avec des creux et des crêtes (on l’appelle une sinusoïde). En voici quelques exemples :

Les différents types de sons

Comme tu as pu le constater en regardant vibrer les différents élastiques, les vibrations sont plus ou moins rapides.
Lorsque la vibration se transmet très rapidement, cela se traduit par une courte distance entre deux crêtes : le son que nous percevons est alors aigu (courbe violette)
Au contraire, lorsque la vibration est lente (cas d’un élastique épais), la distance entre deux crêtes est grande : le son que nous percevons est alors grave (courbe rouge).
Ainsi l’élastique épais, la déformation est plus difficile donc plus lente : le son est grave. Avec un élastique plus fin, la déformation est plus rapide : le son est plus aigu.

C’est exactement ce qui se passe pour une corde de guitare ou de violon. Les cordes les plus graves sont aussi les plus grosses.

Un autre paramètre joue également : la tension de la corde. Si elle est fortement tendue, tu as plus de mal à la déformer mais la petite déformation va se déplacer très vite : le son sera plus aigu.

Dans le prochain épisode, on parlera de la façon dont on peut percevoir les sons… à retrouver ici.

Texte : Pascale BAUGE – Le Monde et Nous 
Illustrations : Stéphanie DUBUT – Stef Comics