LES EFFETS DU SON SUR L'ORGANISME
Peu importe le type d'onde choisi (que ce soit une onde mécanique ou une onde électromagnétique), elles possèdent toutes quatre des caractéristiques communes:
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La longueur d’onde
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La fréquence
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La période
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L’amplitude
Ces quatre caractéristiques nous permettent de décrire une onde et d’expliquer sa propagation.
Un phénomène périodique est un phénomène qui se reproduit à l’identique sur un intervalle de temps régulier.
1) La longueur d’onde :
La longueur d’onde (lambda : λ) correspond à une distance parcouru par une onde au cours d’une période d’oscillation. Elle correspond donc à un cycle complet d’une onde.
N.B : Plus une longueur d’onde est courte, plus l’intensité de l’onde est importante et dons cette longueur d’onde est plus énergique. Cette longueur correspond à la distance qui sépare deux points identiques de l’onde à un instant donné, soit deux points situés à la même amplitude.
La longueur lambda se mesure en mètre car elle représente une distance.
N.B : Plus une longueur d’onde est courte, plus l’intensité de l’onde est importante et donc cette longueur d’onde est plus énergique.
2) La fréquence :
La fréquence (f) est le nombre de phénomène périodique d’une onde par unité de temps. La fréquence correspond à l’inverse de la période.
La fréquence a pour unité le Hertz (Hz).
Sa formule est : F= 1/T
Schématisation d’un son grave et d’un son aigu :
Remarques graphiques :
On observe que l’amplitude de la fréquence de 2.5 Hz est beaucoup plus élevée que celle de 1Hz. On en conclut que, plus la fréquence est élevée, plus l’amplitude est importante. Donc les ondes ayant une amplitude élevée, seront des ondes très aiguës.
De plus, les ondes sonores ont deux autres caractéristiques :
5) La vitesse du son ou la célérité :
Une onde sonore se caractérise aussi par sa vitesse de propagation.
Selon son milieu de propagation, le son n’aura pas la même vitesse. Par exemple dans l’air, le son se déplace à la vitesse de 340 mètres par seconde, soit environ 1224 kilomètre par heure. Le son se propage aussi dans les liquides, comme l’eau, et dans les solides, comme le sol ou les murs.
Lorsque le son se propage dans un solide ou un liquide, sa vitesse de propagation est alors plus importante. Par exemple, elle peut atteindre 5000 mètres par seconde dans le fer.
N.B : Les Indiens d’Amérique connaissaient déjà cette propriété : ils posaient l’oreille sur les rails du chemin de fer pour estimer l’heure d’arrivée du train.
6) Son timbre :
Le timbre est la qualité du son permettant de différencier deux sons de même hauteur et de même intensité.
Par exemple : deux instruments, quel que soit leur famille (clarinette et piano) distinguent deux timbres différents ; une même note ne donnera donc pas le même son.
Les sons peuvent être de 2 types différents, dû à leur timbre. Il y a les sons purs (ceux émis par un diapason) et les sons complexes (ou riches).
Les sons complexes sont ceux émis par une voix ou par un instrument
7) Intensité du son :
Il existe différents niveaux sonores : Ces niveaux sonores sont mesurés grâce à un sonomètre en décibels.
Le son est perçu par l’oreille humaine lorsqu’il se situe entre 16 Hz et 20 000Hz.
L’oreille a donc des limites :
- Pour les graves, en dessous de 20 Hz nous n’entendons pas, ce sont les infrasons.
- Pour les aigus, au delà de 20 000Hz, nous n’entendons pas non plus : les ultrasons.
Cet écart est différent selon les personnes et l’âge, il diminue avec l’âge.
Le décibel évalue la pression exercée par le son sur le tympan. On ne peut pas soustraire ou additionner les décibels comme des nombres décimaux : 60 dB+60 dB ne font pas 120 dB mais 63dB.
Lors d’un ajoute de même nombre en décibel, on rajoute seulement 3 décibel à un des deux nombre.
Si toute fois, deux bruits ont deux niveaux sonores très différents, le plus fort peut masquer le plus faible : 60 dB+70 dB sont égales à 70.4dB.
Par exemple : Les animaux perçoivent des fréquences beaucoup plus élevé que les humain. Le chien peut percevoir des sons allant jusqu’à 80 000Hz et pour les chauve- souris jusqu’à 120 000 Hz.
Graphique montrant la fréquence d’une onde transversale de 1 Hertz par rapport à la pression en fonction du temps :
Dans le cas d'une onde sonore, la fréquence de l'onde fait varier la tonalité du son.
Un son, peut être plus ou moins aigu, cela dépend de sa fréquence. En effet, plus la fréquence d’un son est élevée, plus celui-ci sera aigu.
Et inversement, plus la fréquence est faible, plus le son sera grave.
3) La période :
La période (T) est un intervalle de temps constant après lequel, dans l'évolution d'un phénomène dit périodique, une grandeur reprend de nouveau la même valeur.
L’inverse de la période est la fréquence d’un phénomène périodique. La période s’exprime en secondes (s). Il existe une relation entre ses trois grandeurs :
Relation entre la fréquence et la période : Λ = C/F
Avec : - F en Hertz
-C est la vitesse de propagation de l’onde selon son milieu.
Elle se mesure en m.s-1 -Λ en mètres.
Sachant que la Fréquence a pour formule F=1/T --> Λ=CxT
Avec : -T en secondes
-C en m.s-1
-Λ en mètres
4) L’amplitude :
L’amplitude (A) d’une onde correspond à la hauteur maximale atteinte par l’onde par rapport à son état au repos. L’amplitude varie en fonction de l’énergie transmise par l’onde.
Plus l’amplitude est élevée, plus l’onde transporte de l’énergie.
Graphique montrant la fréquence d’une onde transversale de 2,5 hertz par rapport à la pression en fonction du temps :