TPE de 1ère S

 

 
 
Acoustique et propagation du son


     L'acoustique est une branche de la physique dont l'objet est l'étude des sons et des ondes mécaniques. Elle fait appel aux phénomènes ondulatoires et à la mécanique vibratoire.
Dans un milieu compressible, le plus souvent dans l'air, le son se propage sous forme d'une variation de pression crée par la source sonore. Un haut-parleur, par exemple, utilise ce mécanisme.

Il faut savoir que seule la compression se déplace et non les molécules d'air. Le son se propage également dans les solides sous forme de vibrations des atomes appelées photons. Là encore, seule la vibration se propage, et non les atomes.

La vitesse de propagation du son (on parle de célérité) dépend de la nature, de la température et de la pression du milieu. Comme l'air est proche d'un gaz parfait, la pression a très peu d'influence sur la vitesse du son.

Dans un gaz parfait la célérité est donnée par la relation:

                                        c =


la masse volumique, la compressibilité et c est la vitesse de propagation du son.
     On voit donc que la célérité du son diminue lorsque la densité du gaz augmente (effet d'inertie) et lorsque sa compressibilité (son apte à changer de volume sous l'effet de la pression) augmente.
Le son se propage plus difficilement à l'horizontale que sous des angles montants à cause du changement de densité. (Cette propriété est prise en compte dans la conception des théâtres en plein air depuis l'antiquité).
       
     Les ondes sonores se déplacent à environ 344 mètres par seconde dans de l'air à 20 °C, vitesse qu'on peut arrondir à environ un kilomètre toutes les trois secondes, ce qui est utile pour mesurer la distance d'un éclair lors d'un orage (la vitesse de la lumière rendant sa perception quasi instantanée).

Dans des milieux solides (non gazeux) le son peut se propager
encore plus rapidement. Ainsi dans l'eau, sa vitesse est de 1482 m/s et dans l'acier, de 5050 m/s. Le son ne se propage pas dans le vide, car il n'y a pas de matière pour supporter les ondes produites.


     L'acoustique des salles
En appliquant la théorie de la propagation des ondes aux vibrations sonores, on touche à un domaine déjà très connu depuis l'antiquité, celui de l'acoustique des salles.

La connaissance des grecs sur les propriétés physiques des matériaux et sur les phénomènes de résorption et de réfraction leur permettaient de construire des amphithéâtres bien sonorisés, avec une bonne amplification du son.
Ainsi, les constructions où devaient se produire des orateurs ou des musiciens avaient une acoustique très étudiée. Le théâtre d'Epidaure* en Grèce est le témoin de l'avancement des connaissances en acoustique dès l'antiquité. L'apogée de l'amplification acoustique fut la Renaissance avec la construction de cathédrales et de salles d'opéra.
 

*Le théâtre d'Epidaure, a l'acoustique parfaite et aux proportions
harmonieuses, calculées à partir du fameux nombre d'or.

 

 

 

 

 

 

TPE réalisé par Benvenuto G, Giordano C, et Lefort P.