Son et musique
Résumé de cours
Son et musique Enseignement scientifique · 1re · Les Génies des Sciences · geniesdessciences.com
Ce résumé condense l’exigible du chapitre. L’idée directrice : derrière la musique se cache une réalité physique précise — des signaux périodiques que l’on décrit par leurs fréquences.
Son pur, son composé
- Son pur : associé à un signal qui dépend du temps de façon sinusoïdale (une seule fréquence).
- Son composé : un signal périodique de fréquence f se décompose en une somme de signaux sinusoïdaux dont les fréquences sont des multiples entiers de f.
- f est la fréquence fondamentale ; les autres fréquences (2f, 3f…) sont les harmoniques. Le spectre d’un son affiche ces fréquences en bâtons.
Lire un spectre
La hauteur de la note est fixée par la fréquence fondamentale ; le timbre (ce qui distingue une guitare d’un piano jouant la même note) vient de la répartition des harmoniques.
Intensité sonore et décibels
Niveau d’intensité sonore
L en décibels (dB), I l’intensité sonore en W·m⁻² (puissance transportée par unité de surface), I₀ = 10⁻¹² W·m⁻² le seuil d’audibilité. L’échelle est logarithmique : quand I est multipliée par 10, L augmente de 10 dB seulement.
- L’intensité sonore I quantifie la puissance transportée par l’onde par unité de surface.
- Conséquence de l’échelle logarithmique : doubler l’intensité ajoute seulement 3 dB ; deux sources identiques côte à côte ne « doublent » pas les décibels.
Instruments et gammes
- La corde tendue d’un instrument émet en vibrant un son composé dont la fréquence fondamentale ne dépend que de ses caractéristiques : sa longueur, sa tension et sa masse par unité de longueur. Corde plus courte, plus tendue ou plus fine → son plus aigu.
- Dans les instruments à vent, un phénomène analogue se produit par vibration de l’air dans un tuyau.
- En musique, un intervalle entre deux sons est défini par le rapport de leurs fréquences fondamentales — pas par leur différence.
L’octave
Deux sons dont les fréquences sont dans un rapport 2/1 correspondent à la même note, à deux hauteurs différentes. Une gamme est une suite finie de notes réparties sur une octave.
Les pièges classiques
Trois confusions à éviter
Les décibels ne s’additionnent pas : deux enceintes à 80 dB donnent 83 dB, pas 160. Un intervalle musical est un rapport de fréquences, jamais une soustraction. Et sur un spectre, les harmoniques sont des multiples entiers de la fondamentale — un pic à 2,5f n’est pas une harmonique du son de fondamentale f.