La transmission des sons.

Auteurs: Rita SOUDANT (STMS) et Daniel GENELLE (Maths-Sciences)                              (Optimisé pour Mozilla Firefox.)  

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Les objectifs:
Activité 1 : La période et la fréquence d’un son
I) Déterminer la période et la fréquence d’un son :
1) La période et la fréquence d’un son :
2) Différence entre son et bruit :
3) Qu’est-ce que la hauteur d’un son ?
4) Note de musique et fréquence :
Activité 2 : La perception du son


Les objectifs:

Vous devez être capable de:

- Indiquer le rôle des différentes parties de l’oreille
- Expliquer la transmission des sons dans l’oreille, l’origine de l’influx nerveux auditif et la transmission au cerveau
- Déterminer la période ou la fréquence d’un son pur.


Situation professionnelle :
Vous évoluez au sein de la Pouponnière de Dainville comme auxiliaire de soins. Vous vous occupez des nouveaux nés admis récemment. L’infirmière vous demande de porter une attention toute particulière à Manon qui souffre de son oreille droite. Elle a du mal à dormir.

Activité 1 : La période et la fréquence d’un son

I) Déterminer la période et la fréquence d’un son :

Conseil: regarde la vidéo ci-dessous.
Vidéo : Qu'est-ce qu'un son ? C'est pas sorcier (2 min 11)

1) La période et la fréquence d’un son :

On réalise un montage composé d’un oscilloscope relié à un micro. On règle la base de temps de l’oscilloscope sur 0,5 ms/div. Après avoir allumé l’oscilloscope, on frappe légèrement une des branches du diapason avec le marteau. On règle la verticalité du signal de sorte que celui-ci occupe environ les trois quarts de l’écran.

Diapason.JPG


Une courbe apparaît sur l’écran de l’oscilloscope, celle-ci est périodique. On frappe à nouveau sur une des branches du diapason de façon à pouvoir déterminer la distance entre deux crêtes successives.
On obtient la courbe suivante.

Oscillo1.JPG


Calculer la période du signal en s afin de déterminer la fréquence du son, pour ce faire répondre aux questions.
              Les erreurs sont mises en évidence par la couleur rouge donnée à celles-ci...

a) Compter le nombre de divisions représentant la période.

D = div.


b) Chaque division correspond à une base de temps de 0,5 millisecondes qu'il faut convertir en secondes.

0,5 ms = s.


c) La période T correspond au nombre de divisions multiplié par la base de temps en secondes. (Respecter l'ordre des valeurs)

T = Div x Base de temps = x = s.


d) Calculer la fréquence qui est l'inverse de la période. (Arrondir au centième)

f =
 1 
━━━
 T 
=
  
━━━━━━━━━━━━
  
= Hz.


Tant que le son persiste, la distance entre deux crêtes successives du signal reste constante. Le type de courbe obtenu est une sinusoïde. Le fait d’obtenir une sinusoïde indique que le son est pur.

Voici la courbe d’un son complexe.

Complexe.JPG


2) Différence entre son et bruit :

Un son présente un signal périodique (« composé de motifs qui se répètent régulièrement ») que l’on appelle son « timbre ». Si le signal n’est pas périodique, il s’agit d’un bruit.

Son_bruit.JPG


3) Qu’est-ce que la hauteur d’un son ?

La hauteur d’un son est liée à sa fréquence. Elle indique si un son est grave ou aigu.

Grave_aigu.JPG


Observons les deux courbes précédentes. Un son aigu a une fréquence élevée et un son grave une fréquence basse. Laquelle des deux courbes correspond à une fréquence plus haute que l’autre ? (Pour vous aider, la première courbe a la même fréquence que précédemment, calculer la fréquence de la deuxième. La base de temps de l’oscilloscope est 0,5 ms/div.)

Calculer la fréquence du deuxième signal, pour ce faire répondre aux questions.
              Les erreurs sont mises en évidence par la couleur rouge donnée à celles-ci...

a) Compter le nombre de divisions représentant la période.

D = div.


b) Chaque division correspond à une base de temps de 0,5 millisecondes qu'il faut convertir en secondes.

0,5 ms = s.


c) La période T correspond au nombre de divisions multiplié par la base de temps en secondes. (Respecter l'ordre des valeurs)

T = Div x Base de temps = x = s.


d) Calculer la fréquence qui est l'inverse de la période. (Arrondir au centième)

f =
 1 
━━━
 T 
=
  
━━━━━━━━━━━━
  
= Hz.


e) Compléter le texte suivant:

La courbe a une fréquence plus élevée que la , le son de cette courbe est donc plus que l’autre. On associe un son aigu à une période et à une fréquence .

4) Note de musique et fréquence :

Chaque note de musique a une fréquence particulière et correspond à un son pur. La fréquence du diapason correspond à une note particulière. Quelle est-elle ?

Note.JPG


La note jouée par le diapason correspond au La3. Observer la fréquence de cette même note dans l’octave suivante. Que pouvez-vous dire de celle-ci ?

Lorsque l’on monte d’une octave, la fréquence double.

Exercice : Les voix humaines s'échelonnent entre 30 et 2000 Hz environ du grave à l'aigu. Basse, ténor, alto, soprano...On qualifie la voix d'un chanteur, ou d'une chanteuse, par sa tessiture, c'est à dire les notes chantées avec aisance à l'intérieur de son étendue vocale, de la note la plus basse à la plus aigue. Le tableau ci-dessous donne différentes tessitures. Répondre aux questions.
              Les erreurs sont mises en évidence par la couleur rouge donnée à celles-ci...

Sexe (en majorité) Registre musical Tessiture en Hz
Femme Mezzo-soprano 220 Hz à 950 Hz
Homme Ténor 130 Hz à 500 Hz
Femme Soprano 250 Hz à 1 100 Hz
Homme Basse 70 Hz à 350 Hz
Homme Baryton 100 Hz à 420 Hz
Femme Alto 160 Hz à 900 Hz

a) Quel registre musical est le plus grave ?

b) Quel registre musical est le plus aigu ?

c) Classer les registres musicaux du plus grave au plus aigu.



Activité 2 : La perception du son

Conseil: regarde la vidéo ci-dessous.
Vidéo : Fonctionnement de l'oreil humaine (6 min 54)

L'oreille externe capte les ondes sonores. Le
pavillon dirige les sons vers le conduit auditif
externe, tel un entonnoir. Les sons pénétrent dans
le conduit auditif et frappent la membrane du
tympan, qui vibre.
Dans l'oreille moyenne, le tympan transmet les
vibrations aux osselets. La chaîne des osselets ampli-
fie les vibrations et les transmet à la fenêtre ovale.
Dans l'oreille interne, les vibrations transmises
par la fenêtre ovale modifient la pression des
liquides contenus dans la cochlée et se propagent
dans les membranes jusqu'à l'organe de Corti.
Celui-ci porte les cellules cilièes réceptrices de l'au-
dition. Les vibrations des membranes entraînent
le fléchissement des cils portés par les cellules
réceptrices auditives (mouvement mécanique). Le
fléchissement des cils déclenche la production
d'un message nerveux (impulsion électrique).
Document 1: Le trajet du son dans l'oreille Nathan technique
2a 2b
Trajet_son.JPG.JPG
Document 2: Schéma de transmission des sons dans l'oreille

1) Lire le document 1, puis relier les différentes parties de l’oreille à leurs rôles respectifs.
Faire glisser la bonne réponse dans la case correspondante.               Un bouton rouge apparait lorsqu'il y a une erreur...

Oreille externe
Oreille moyenne
Oreille interne


Act2_a.JPG
Act2_b.JPG
Act2_c.JPG.JPG


2) Tracer, en rouge sur le document 2a, le trajet suivi par les ondes sonores, du conduit auditif externe jusqu’à la fenêtre ovale.              



3) Observer le document 2b, reporter le nom des trois conduits constitutifs de la cochlée.       (Afin de faciliter la correction, les reporter dans l'ordre alphabétique.)
       Les erreurs sont mises en évidence par la couleur rouge donnée à celles-ci...

Les trois conduits constitutifs de la cochlée sont: , et.

4) Donne le rôle de l’organe de Corti.
      

L’organe de Corti transforme l’onde sonore en influx nerveux grâce au fléchissement des cils des cellules ciliées.

A retenir
L’audition est la perception des sons et leur interprétation.
Elle est assurée par les 3 parties de l’oreille, les voies nerveuses et le cerveau.
L’oreille externe : capte les sons.
L’oreille moyenne : transmet les vibrations.
L’oreille interne : transforme les vibrations en influx nerveux.