Un son est créé par la vibration rapide d'un objet comme les cordes d'une guitare (doc. 1), les ailes d'un insecte ou les feuilles d'un arbre au vent.
Cette vibration est souvent d'amplitude micrométrique à millimétrique et provoque des sons de faible intensité. Pour résoudre ce problème, beaucoup d'instruments (doc. 2) et d'êtres vivants sont dotés
d'une caisse de résonance.
Une caisse de résonance amplifie et sélectionne les sons.
Doc. 1
La guitare
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La corde vibre quand elle est pincée.
B
La propagation du son
On entend un son en étant à distance de la source qui l'a créé : entre la source sonore et l'oreille, il y a propagation du son.
La vibration initiale est transmise de proche en proche au niveau microscopique (entre molécules ou entre atomes), sans que l'objet qui vibre ne se déplace lui-même. Comme une ola dans un stade : la vague se déplace, mais les supporters ne l'accompagnent pas dans son déplacement latéral.
On parle de signal sonore qui se propage depuis la source.
Un signal sonore est un phénomène de déplacement d'une perturbation de proche en proche dans un milieu matériel et sans transport effectif de matière.
L'onde sonore nécessite un milieu de propagation pour se déplacer : ce milieu peut être l'air, le bois, le métal, l'eau ou tout autre matériau. En l'absence de milieu matériel (c'est-à-dire le vide), il ne peut y avoir
propagation du son. Ainsi, sur la Lune qui n'a pas d'atmosphère, les sons ne se propagent pas.
Doc. 2
Le saxophone
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L'anche (partie claire en bois) vibre grâce au flux d'air soufflé par le musicien. Le corps de l'instrument est la caisse de résonance.
Éviter les erreurs
La vibration de l'objet qui crée le son n'est pas forcément visible à l'œil nu ; elle peut être microscopique et en général bien trop rapide pour l'œil.
Ne pas confondre résonner (augmenter l'intensité sonore) et raisonner (réfléchir, penser).
C
Vitesse de propagation du son : la célérité
Dans un milieu donné, le son se propage avec une vitesse caractéristique. Cette vitesse, appelée aussi célérité, dépend de la nature du milieu et de la température. Dans l'air, vers 20 °C, la célérité du son est voisine de 340 m⋅s-1.
Milieu
Air
Eau liquide
Verre
Acier
v (m⋅s-1)
340
1 500
5 300
5 800
Doc. 3
La cloche à vide
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Dans le vide, le son ne peut se propager parce qu'il n'y a pas de matière. L'onde sonore ne peut exister.
Application
Un trompettiste émet un son court face à une falaise située à 160 mètres de lui. Quelle est la durée totale du trajet Δt de l'onde sonore après réflexion sur la falaise ?
Corrigé
vson=Δtd donc Δt=vsond=340160×2=0,941 s
Le décalage entre l'émission du son vocal et sa réception de l'autre côté est donc perceptible.
Vocabulaire
Célérité : vitesse de propagation d'une onde, à distinguer de la vitesse d'un corps matériel. En effet, pour une onde, il n'y a aucun déplacement de matière.