nov 302006
 

(sur une voix très grave) Previously in "Expliquer ma thèse à Mamie" : Mamie sait désormais comment se créé, se propage et s'entend un son. Elle connait aussi l'une des deux caractéristiques fondamentales d'un son : son amplitude. Aujourd'hui nous allons voir ce que c'est que la fréquence. Pour ceux qui auraient manqué l'épisode précédent c'est par ici : Expliquer ma thèse à Mamie #2. Quelques jours ont passé, laissant le temps à Mamie d'assimiler toutes ces notions et à son petit fils de peaufiner son exposé.

Nous sommes samedi après-midi, il fait frais dans le parc. Le ciel est bleu azur, sans aucun nuage. Chaudement couverts, et confortablement assis sur un banc, ils profitent du soleil qui réchauffent leur dos et d'un moment de calme passager pour écouter attentivement la musique du parc. Sur leur droite, dans les arbres, on entend des oiseaux piailler. Les feuilles des arbres bruissent doucement sous la brise de cette belle journée d'hiver. En face d'eux des enfants jouent dans les structures de bois et de plastique coloré. Ils rient aux éclats, parlent, crient, grattent, dérapent, pleurent et chantent. Pourtant certains restent dans leur coin, silencieux, comme ce petit enfant vêtu de violet. N'importe comment, les enfants sont très bruyants, et les bruits qu'ils font sont très variés. Sur leur gauche, une étendue d'herbe verte silencieuse s'étend très loin jusquà la limite du parc. Derrière eux, on peut entendre au loin le bruit de la route, le ronflement sourd des moteurs et les klaxons plus aigus des voitures.

" Alors Mamie, sais tu ce que c'est que la fréquence d'un son ?
- Mmmh, je pense que c'est quelque chose qui mesure si un son est aigu ou pas, c'est ça mon p'tit ?
- C'est presque ça oui. Mais d'abord sais tu ce que c'est qu'une fréquence ?
- J'arrive à "sentir" ce que c'est, mais c'est vrai que je n'arriverai pas à l'expliquer avec des mots.
- Premièrement, dès qu'on parle de fréquence, c'est qu'il y a un mouvement d'oscillation, un truc périodique. Tu vois la petite fille dans la balançoire ? C'est un exemple de mouvement oscillant périodique. Elle va d'avant en arrière, en mettant un certain temps à passer de la position la plus en avant à celle la plus en arrière. La distance parcourue entre ces deux extrêmes tu sais comment on l'appelle ?
- Non, je sais pas trop...
- Et bien c'est justement l'amplitude !
- Mais quel est le rapport avec l'autre amplitude, celle des sons ?
- C'est justement la même chose, les molécules d'air qui bougent quand le son se propage sont animées d'un mouvement oscillant et périodique dont l'amplitude est grosso modo la distance parcourue quand la molécule d'air bouge. Cette amplitude permet d'obtenir une mesure de l'intensité du mouvement, et donc dans le cas d'un son, de la force avec laquelle il est perçu.
- D'accord je vois. Et le temps que met la petite fille pour aller d'avant en arrière c'est la période, c'est ça ?
- Presque, ça c'est la moitié de la période. la période entière est le temps mis pour aller de l'avant vers l'arrière et pour revenir vers l'avant. Elle se mesure couramment en seconde. Ici la période est d'environ 5 secondes. Et maintenant, avec tout ça peux-tu me dire ce que c'est que la fréquence ?
- Aucune idée...
- La fréquence, par définition, c'est le nombre d'oscillations par seconde. Ici, la balançoire fait une oscillation toutes les 5 secondes. Donc elle ne fait que le cinquième d'une oscillation par seconde. Sa fréquence est donc de 1 / 5 = 0.2. Donc tu vois, la fréquence est tout simplement l'inverse de la période. En effet, si on note T la période d'oscillation de la balançoire et f sa fréquence on a bien f = 1 / T, car 0.2 = 1 / 5.
- Ah mais c'est tout simple en fait !
- Tant mieux si tu trouves ça simple, ça veut dire que tu n'auras pas de mal à comprendre la suite. La fréquence se mesure en Hertz (Hz). Un Hertz c'est égal à l'inverse d'une seconde. Un Hertz, ça correspond donc à une oscillation par seconde, 10 Hertz à 10 oscillations par seconde, etc. Est ce que tout est bien clair Mamie, concernant cette notion de fréquence ? Il est capital de bien l'assimiler pour comprendre la suite.
- Oui tout à fait, c'est très clair mon p'tit. Mais, c'est quoi le rapport avec les son ?
- C'est vrai qu'il ne faudrait pas qu'on s'égare trop... Tiens j'ai justement amené quelque chose pour t'expliquer ça : un diapason. Un diapason, c'est cet objet metallique en forme de fourche qui est fait pout émettre la note "LA". Quand on tape dessus, on ne peut pas le voir à l'oeil nu, mais la fourche se met à avoir de très petits mouvements d'oscillations qui font bouger les molécules d'air à la même fréquence, et tout l'air environnant propage le phénomène jusqu'à nos oreilles qui captent la note LA. Pour te donner une idée, la fréquence de cette note est de 440 Hz, soit 440 oscillations par secondes ! Celle du Do par exemple est de 264 Hz. D'ailleurs la construction des gammes en musique repose sur des considérations mathématiques sur les fréquences de ces notes. Mais c'est un autre sujet, tout aussi vaste et passionnant que celui dont on parle.
- On prendra le temps d'en parler une autre fois peut-être ?
- Oui je l'espère. Avant de terminer, je dois apporter encore une petite précision sur cette notion. C'est la fréquence qui détermine si un son est aigu ou grave. Plus une note de musique est grave, plus sa fréquence est faible, à l'inverse plus cette note est aigue, plus sa fréquence correspondante est élevée.
- Ah mais j'ai compris ! C'est pour ça que j'entends plus certains sons aigus ! C'est parceque mon oreille est beaucoup moins sensible aux hautes fréquence ?
- Oui c'est exactement ça ! Voilà, Mamie, maintenant tu sais ce qui caractérise un son : son amplitude et sa fréquence. Malheureusement, la réalité n'est pas si simple... En ce sens qu'un son donné, par exemple un accord de Do majeur joué au piano (Do-Mi-Sol), ne se caractérise pas par une unique fréquence et une unique amplitude. En fait, chaque bruit est une somme de composantes élémentaires (le Do, le Mi et le Sol parmi d'autres, pour l'accord de Do majeur) qui elles sont bien caractérisées par une fréquence et une amplitude unique. Cette décomposition s'appelle le spectre sonore. Mais on verra ça la prochaine fois.- Oui j'veux bien mon p'tit. Allons nous dégourdir les jambes. Tu me raconteras tout ça un autre jour.Mamie et P'tifils se lèvent, et s'en vont bras dessus bras dessous, dans le calme de l'étendue d'herbe verte qui s'offre à eux...

(Fin de l'épisode 3. La prochaine fois, on verra donc ce que c'est qu'un spectre sonore.La suite ici : Expliquer ma thèse à Mamie #4)

 Posted by at 10 h 01 min
  • David

    Amusante cette façon de présenter l'acoustique ! Au passage, le LA de référence correspond à 440 Hz et non 440 kHz (sinon il faudrait une guitare avec des cordes très très courtes et très très tendues ! ;). David

  • luxtin

    Bonjour David,
    merci pour le compliment :)

    440 Hz, tu as raison, quelle erreur de débutant 😉
    Oh je me suis trompé d'un facteur 1000, c'est acceptable non ? non ? Bon, je m'en vais corriger ça de ce pas alors...

  • David

    Il te reste un facteur mille à réduire dans : "440 000 oscillations par secondes", sinon Mamie ne va plus rien comprendre ou alors te prendre pour un clown 😉

    David

  • luxtin

    Effectivement.
    Merci David.