Les ondes sonores

27 février 2021

I - Qu'est-ce qu'une onde sonore

L'onde sonore est une onde mécanique. Elle résulte de la transmission de proche en proche (=propagation) d'une vibration dans un milieu matériel.

Remarque : dans le vide, en l'absence de milieu matériel, l'onde sonore ne se propage pas.

L'onde sonore est une onde de pression. La mise en vibration du milieu matériel crée une succession de compression et de dépression qui perturbe le milieu matériel et génèrent une onde qui se propage. L'onde sonore est une onde longitudinale.

II - Caractéristiques d'un son

Un son est généralement constitué d'une multitude d'ondes sonores sinusoïdales. L'expression mathématique la plus simple d'un son est :

p(t) = P×sin(2π×f×t)

p(t) : pression à l'instant t
P : amplitude
f : fréquence

Plus la fréquence d'un son est grande, plus le son est aigu. A l'inverse, plus la fréquence est petite, plus le son est grave. En musique on parle de hauteur ; plus une note est haute, plus elle est aigüe.

L'amplitude est liée à l'intensité sonore ; plus l'amplitude est grande, plus le son est fort.

L'intensité sonore I (exprimée en W.m^-2) :

I =

P S

P : puissance (en W) [attention de ne pas confondre avec la pression !]
S : surface (m2)

III - La perception des sons

L'ouïe est la capacité à percevoir des sons. Pour entendre un son, il faut qu'il soit suffisament fort. L'intensité sonore la plus petite perçue par l'oreille humaine est I₀=1×10^-12 W.m^-2.

L'audibilité d'un son dépend également de sa fréquence.

=> spectre des ondes sonores : infrasons < 20 Hz < sons audibles par l'oreille humaine < 20 kHz < ultrasons

=> diagramme

Le niveau sonore L (en dB) représente la même chose que l'intensité sonore I. On préfère utiliser le décibel, car en pratique son utilisation est plus facile.

L = 10×log(I/I₀)

Deuxième partie

IV - Propagation d'une onde sonore

propagation dans les milieux matériels (air, eau, acier...).