PROPAGATION DU SON

Les membranes souples du haut parleur vibrent et transmettent cette vibration à la couche d'air adjacente.  La couche d'air est alternativement comprimé puis dilaté par le mouvement de la membrane et transmet, à son tour,  ce mouvement à la couche d'air qui lui est adjacente  et ainsi de suite.  Ce déplacement de ces zones de compression et de dilatation constitue une onde sonore.

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Les vibrations sonores

Les sons que nous entendons sont produits par les vibrations de l'air. Quand une source sonore vibre (voix, cymbale, diapason ..) elle oblige les molécules d'air qui se trouvent à proximité à vibrer, celles ci font vibrer leurs voisines et ainsi de suite juqu'à ce que le son atteigne notre tympan qui vibre à son tour. Cette vibration est ensuite interprétée par notre cerveau.

 

Les ondes sonores compriment et dilatent l'air alternativement.

Si on représente la pression de l'air en fonction de la distance à l'émetteur on obtient une sinusoïde. Les maxinums correspondent à des zones de compression de l'air (pression maximale) et les minimums correspondent à des zones de dilatation (pression minimale). La distance entre 2 maximums (ou 2 minimums) est la longueur d'onde de l'onde sonore.

Plus la longueur d'onde est grande et plus le son est grave. Plus la longueur d'onde est petite et plus le son est aigu.

Voici une autre image qui illustre la modelisation de l'onde sonore par une sinusoide (cosinus or sinus, image du haut).
Les zones de haute pression correspondent aux maximums de la fonction et les zone de depression aux minimums de la fonction. Les points noirs representent les molecules d'air qui vibrent.

Elles ne se deplacent pas, elle oscillent parallelement au deplacement de l'onde. Cette image est comme une "photo" prise a un temps donné. Elle montre la perturbation de la pression en fonction de la distance.


Cette illustration provient d'un site an anglais donnant d'excellentes explications ( en anglais): 
http://www.neurophys.wisc.edu/~ychen/textbase/s1-obj.html

La propagation de l'onde se fait sans transport de matière mais avec transport d'énergie (un cri perçant peut casser un verre en cristal).

Le son ne se propage pas dans le vide (il n'y a pas d'air pour transmettre la perturbation de l'émetteur au récepteur). Par contre, le son se propage dans les liquides et les solides. Dans ce cas, ce sont les molécules qui constituent le liquide ou le solide qui vibrent.

Le son se propage plus vite dans les liquides ou solides parceque les molecules perturbees sont plus proches les unes  des autres.

 

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La mesure du son

Le son se mesure en décibel (db). Voici quelques exemples.

L'intensité du son produit par une feuille qui tombe est égale à 5 db. Un chuchotement : 20db. Une conversation normale :  60db. Une voiture : 90db. Un concert de rock 120 db. Le seuil de la douleu r : 130 db.

 

Vitesse du son dans un milieu homogène

La vitesse d'un son ne dépend que des caractéristiques du milieu de propagation (la température fait partie de ces caractéristiques). Cette vitesse est égale au rapport entre la distance parcourue par le son (en mètre) et le temps mis pour parcourir cette distance (en secondes).

Dans l'air, à 20°C, la vitesse du son est égale à 340m/s.

Le son propage plus vite dans les liquides et les solides que dans l'air. Dans l'eau pure le son a une vitesse égale à 1430 m/s et dans l'acier la vitesse du son est de 5 700 m/s. Pense aux indiens qui collaient leur oreille sur les rails pour savoir si le train des "visages pâles" arrivait: Le son du train se propageait mieux dans l'acier des rail que dans l'air.

Sais tu pourquoi, lors d'un orage, tu vois l'éclair avant d'entendre le tonnerre ? indice: vitesse de la lumière=300 000 000 m/s

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Le mur du son

Quand un avion dépasse la vitesse du son il dépasse les ondes sonores qu'il a produit auparavant.

Les fronts d'ondes (zones de compression) s'empilent et on entend au sol un grand bang.

L'avion a franchi le mur du son. Quand un avion vole à Mach 1 c'est qu'il a atteint la vitesse du son. Mach 2 c'est 2 fois la vitesse du son etc ... Dans ce cas la vitesse totale des ondes = vitesse du son dans l'atmosphere + vitesse de l'avion.

Les ondes crees par l'avion quand il atteint la vitesse du son rattrapent les ondes produites avant. Les ondes s'empilent ainsi que l'energie sonore.

Quand cet empilement arrive a nos oreillent, on entend un gros boom.

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Réflexion du son


Lorsque on pousse un cri face à une paroi, le son nous revient. C'est l'écho. Le son se réfléchit sur une paroi lisse et dure comme la lumière sur un miroir. Ceux qui conçoivent les salles de concert doivent mettre à profit ce phénomène. Une partie des parois de la salle ont la propriété d'absorber le son afin de ne pas produire des interférences. Certaines parties, au contraire, renvoient le son émis par la source dans certaines zones de la salle.

La chauve souris émet des ultra-sonsstétoscope,  qui sont réfléchis par une proie. Elle peut ainsi la localier. clique ici pour voir une chauve souris chasser.

Le stéthoscope utilise la réflexion des ondes sonnore pour écouter et amplifier la respiration.

Le sonar utilise également le même phénomène. Un navire, par exemple, envoie un faisceau d'ultrasons et analyse l'écho renvoyé. On convertit ensuite cet écho en image. Ce système permet de détecter un banc de poissons ou de déterminer le relief du fond marin (et sa profondeur).

Sonar à relief

Sonar à banc de poissons

Sonar à baleine

Propagation du son dans les océans

Les échographies, que l'on pratique lors d'une grossesse (et autres examens), utilisent aussi les ultrasons.  Le faisceau, émis par un "stylo",  traverse la peau et le liquide amniotique et est réfléchi, en partie,  par le foetus.  Les ondes réfléchis sont recueillies par le stylo.  A partir de ces données l'ordinateur reconstitue l'image du foetus.  Ce système fonctionne comme un sonar.


   

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Hauteur d'un son et fréquences

La hauteur d'un son est liée à sa fréquence. La fréquence d'un son est inversement proportionnelle à sa longueur d'onde. Le facteur de proportionnalité est égal à la vitesse de l'onde. Un son grave correspond à une basse fréquence et un son aigu à une haute fréquence.


 

Nous pouvons émettre des sons de fréquences comprises entre 85 Hz et 1 100 Hz mais nous percevons des sons de fréquences comprises entre 20 et 20 000 Hz.

Les chauve-souris émettent des ultra-sons de fréquences comprises entre 20 000 Hz et 120 000Hz. Pour te donner une idée, la touche d'un piano située à l'extrème gauche correspond à une fréquence égale à 27Hz. Celle de l'extrème gauche: 3 480Hz. Le la (la3) du diapason à une fréquence de 440Hz.


 
Le son prevenant d'un instrument de musique se propage dans l'air jusqu'a notre oreille.
Le son est recueilli par le pavillon puis achemine vers notre tympan.
Un nerf relie au cerveau lui transmet l'information.


   

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Source : http://physique.haplosciences.com/son.html

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Echelle des vibrations des plus lentes aux plus rapides

1 Une vibration est un mouvement.

2 Un mouvement avec une certaine régularité devient ce que l’on appelle un rythme.

3 Un rythme qu’on accélère donne une note, un son.

4 Si on augmente la fréquence d’un son, on va obtenir une couleur.

5 Si on augmente la vitesse de la vibration, on obtient de la chaleur (ex : utilisation pour plaques à induction)

6 Si on augmente encore la vitesse de la vibration, on obtient la lumière

7 puis l’électricité

8 La pensée est une onde extrêmement rapide.


Selon l’amplitude et la rapidité de la longueur d’onde, la vie, les sons, les couleurs sont différents :

Par exemple, la longueur d’onde de la couleur rouge est plus longue et plus lente que la longueur d’onde de la couleur violet. 

(Omraam Mikhael Aivanhov nous enseigne que grâce à la pensée on peut CHANGER DE LONGUEUR D’ONDE et modifier son état intérieur en touchant des régions lumineuses ou en se remémorant des souvenirs positifs. « Changer de boutons ! » ).

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COULEURS ET LUMIERE

Le soleil émet de la lumière blanche ou lumière visible, mais aussi d'autres rayonnements appartenant au spectre électromagnétique.

La lumière blanche est la partie du spectre visible que l'oeil humain détecte. Elle s'étend à peu près de 380 nm (violet) à 680 nm (rouge) ; 1 nm => 1nanomètre = 1 milliardième de mètre).

La partie non visible comprend :
sous les 380 nm, les rayonnements tels que les rayons gamma, les rayons X, les ultra violets
au dessus de 680 nm, les rayons infrarouges, les rayons micro-ondes, les rayonnements radio.

La lumière visible n'est en fait qu'une petite partie de l'onde électromagnétique.

La lumière est une onde immatérielle.

Elle se propage dans le vide à une vitesse de 300.000 km par seconde.

Chaque longueur d'onde équivaut à une couleur

L'arc en ciel

La combinaison des différentes longueurs d'onde forme la lumière blanche. C'est la synthèse additive des couleurs

La lumière blanche se rattache à la seule partie visible du spectre, appelé communément l'arc-en-ciel

L'arc-en-ciel est un phénomène optique et météorologique qui rend visible le spectre continu de la lumière du soleil quand celui-ci brille pendant la pluie. C'est un arc coloré avec le rouge à l'extérieur et le violet à l'intérieur


 La couleur lumière

La couleur est lumière car elle est issue de la lumière. Les couleurs primaires sont : le rouge, le vert et le bleu. 

Les couleurs primaires lumière


Ces couleurs sont additives, c'est à dire que la combinaison de 2 couleurs primaires donne 2 fois plus de lumière.



La comb
inaison de 2 couleurs primaire lumière donne une couleur secondaire . L
es couleurs secondaires sont : le cyan, le  magenta et le jaune.

le vert combiné au bleu donne du cyan
le bleu combiné au rouge donne du magenta
le rouge combiné au vert donne du jaune
l'absence de couleur donne du noir


Les couleurs primaires matière

Par opposition aux couleurs primaires lumière, on distingue les couleurs primaires matière

Au contact de la lumière blanche, si une matière absorbe une couleur lumière primaire, elle renvoie la complémentaire.

l'absorption du rouge renvoie le cyan, combinaison du vert et du bleu.
l'absorption du vert renvoi le magenta, combinaison du rouge et du bleu.
l'absorption du bleu renvoi le jaune, combinaison du vert et du rouge.

Ce sont celles qu'on utilise, par exemple dans la peinture et l'imprimerie : le magenta, le cyan et le jaune.

Ces couleurs sont soustractives, la lumière est absorbée. La combinaison de 2 couleurs primaires matière donne 2 fois moins de lumière.

La combinaison des 3 couleurs primaires matière donne du noir. En réalité un gris/vert sale.

Les couleurs secondaires créées à partir des couleurs primaires lumière sont identiques aux couleurs primaires matière

Les couleurs primaires lumière sont identiques aux couleurs secondaires matière, soit, le bleu, le rouge et le vert


L'oeil et la couleur

Les yeux humains comportent 2 types de capteurs, les bâtonnets qui permettent de capter l'intensité lumineuse et les cônes, spécialisés dans la couleur, sensibles aux longueurs d'onde correspondant approximativement au bleu, au rouge et au vert du spectre visible (380 à 780 nm)

 

Nous ne distinguons que 3 couleurs. Comme chaque cône est spécialisé dans une couleur, c'est par le mélange de ces 3 couleurs que nous sommes capable de reconstituer toutes les autres couleurs.

Devant une lumière verte, les cônes réagissant au vert sont activés. Nous voyons du vert.
Devant une lumière jaune, les cônes réagissant au vert et au rouge sont activés. Nous voyons du jaune.

 

Le cerveau et la lumière 

Tout ce qui nous entoure et nous-mêmes sommes à chaque instant bombardés par des ondes électromagnétiques.

Ces ondes sont pareilles au caillou qu'on jette dans l'eau et qui produit une ondulation circulaire à la surface de l'eau


Toute ces ondes transportent de l'énergie, et uniquement de l'énergie. Elles sont immatérielles. Elles ne transportent aucune matière et se mesurent selon le système métrique, de zéro à l'infinie.

Elles correspondent aux résonances, aux ondes radio, télécommandes, satellites, radars, mais aussi à la lumière, etc.

La lumière n'est qu'une infime partie de ces ondes électromagnétiques et se situe approximativement entre 380 nm et 780 nm (un nanomètre = 1 milliardième de mètre).

Chaque onde (entre 380 nm et 780 nm) correspond à la combinaison des 2 couleurs primaires qui l'entoure. Ces ondes ne transportent pas la couleur, mais uniquement une énergie qui se propage et se reproduit à l'identique dans l'espace, jusqu'à nous.

Ce sont nos yeux qui captent cette énergie par l'intermédiaire des 5 à 6 millions de cônes qui composent chaque oeil.

Ces cônes sont de 3 types. Chacun est spécialisé dans la réception des ondes d'une couleur primaire. C'est pour cette raison qu'on dit que chez l'homme, la vision est tri-chromique.
Mais là encore, l'oeil se contente simplement de capter cette énergie et de la transmetre au cerveau sous forme de signaux électriques.

Le cerveau analyse les informations reçues de chaque cône et en déduit 1 ou plusieurs couleurs. La couleur et la lumière n'existent que dans notre cerveau !

Prenons l'exemple d'un coquelicot dont la fleur est rouge.

Ce coquelicot, comme tout ce qui nous entoure reçoit de la lumière sous forme d'ondes électromagnétique. La lumière blanche, celle qui correspond au spectre visible, est absorbée en partie par la fleur, alors que l'autre partie est renvoyée, ce qui donne la couleur à la fleur.

Ce coquelicot absorbe les ondes correspondant au vert et au bleu et rejette celle correspondant au rouge. C'est cette dernière qui arrive jusqu'à notre cerveau, par l'intermédiaire de nos yeux et qui crée cette couleur rouge.

Un objet rouge - notre coquelicot - absorbe toutes les couleurs de la lumière blanche, sauf le rouge
Un objet vert absorbera toutes les couleurs, sauf le vert.

Eclairé par une lumière blanche, un objet possède la couleur de la lumière qu'il n'absorbe pas.

Les ondes électromagnétique rejeté par un objet sont réceptionnées par les cônes de nos yeux et transmises au cerveau qui analyse et définit la couleur correspondante.


... La seule question qu'on pourrait se poser, c'est la couleur réelle de notre coquelicot ?
* rouge ? puisqu'il rejette les ondes conrespondant au rouge. Ce serait ces ondes qui parviendraient à nos yeux et à notre cerveaux.
ou
* bleu/vert ? puisqu'il absorbe les ondes correspondant au bleu et au vert.
ou
* blanc ? le coquelicot serait rouge, il absorbe le bleu et le vert => les 3 couleurs primaires ce qui devrait donner du blanc

Le saurons nous un jour ?

-:))

 

Sources : 

- http://galeriejjb.wifeo.com/couleur-et-lumiere.php

- divers

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