Les ondes sonores et leurs effets sur la matière et les êtres vivants
Travail Personel Encadré
1S
Les fréquences et les hauteurs
Dans le cas de la musique, le son varie. Ce sont plusieurs notes jouées à la suite qui créent la richesse musicale et son intérêt. Chaque note a une hauteur différente. Cette hauteur dépend de la fréquence de l'onde de la note en question. Plus la fréquence est haute, plus le son nous paraît aiguë et au contraire plus elle est basse plus le son perçu est grave.
Bande son d'une onde sinusoïdale de 500Hz
Bande son d'une onde
sinusoïdale de 50Hz
Cette onde sonore n'est pas perceptible par tous.
Bande son d'une onde sinusoïdale de 5kHz
Ondes sinusoïdales de différentes fréquences, allant de la plus basse à la plus haute fréquence
La fréquence correspond au nombre de période se succédant en une seconde. Elle se note et se mesure en Hertz (Hz), unité de mesure qui porte le nom du physicien allemand à l'origine de cette notion. On peut calculer la fréquence d’une onde en connaissant la durée de sa période (en seconde) ou sa longueur d’onde (en mètre) et sa vitesse de propagation.
La longueur d’onde correspond à l’espace parcouru sur un phénomène périodique.
Une période, noté T, est la durée la plus courte au bout de laquelle un phénomène périodique se répète. Plus cette durée est courte plus la fréquence de l’onde est haute et ainsi perçu aiguë.
On calcule la fréquence d'une onde avec ces relations:
f = 1/T
f la fréquence (en Hz)
T la période (en s)
ou
f = V/λ
V la vitesse de propagation (en m/s)
λ la longueur d’onde (en m)
f la fréquence (en Hz)
On nomme infrasons les ondes sonores avec une fréquence trop basse pour qu'on puisse distinguer les variation de pression et ultrasons les ondes sonores avec une fréquence trop haute.
L'audition de l'Homme a des limites.
En effet notre oreille ne parvient plus à faire de différence entre le creux d’une onde sonore et son pic après un certain seuil de fréquence. Nous ne distinguons ainsi que les sons entre 20Hz et 20kHz. Toutefois cette audition est variable en fonction de l’individu et se dégrade avec l’âge.
Cette audition est aussi variable en fonction des espèces animales ainsi pour le chien par exemple la fréquence audible peut aller jusqu’à 50kHz, captant ainsi des ultrasons inaudible pour l’Homme.
Ceci s'explique par la présence plus importante de cellules ciliées (cellules sensorielles) , responsables de l'amplification du son et de sa traduction en message nerveux, dans l'organe de Corti, responsable de la perception auditive. L’oreille canine peut aussi pivoter grâce au muscle temporal ce qui permet aussi une amplification et une localisation plus précise du son.
Bien que les ultrasons ne soient pas audibles par l’Homme, ils ont quand même certains effets néfastes sur son environnement et peuvent être à l'origine de maux de tête ou traumatiser les tympans en raison de la forte pression acoustiques qu'ils créent.
L‘oreille humaine a aussi des préférences ; elle est plus sensible à certaines fréquences qu’à d’autres. Les chercheurs Fletcher et Munson l’ont prouvé en 1933 après avoir effectué des mesures sur plusieurs personnes.
D’après ces recherches, notre oreille serait plus sensible aux sons ayant une fréquence médium, comprise entre 1kHz et 5kHz. Mais en 2003 de nouvelles recherches ont prouvées que la courbe de Fletcher et de Munson devrait être actualisée, vu que les mesures étaient prises sur un nombre restreint d’individu.
