TECHNOLOGIE

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3ème … Nom : ………………………………… Prénom : ………………………… Date……/………/…….

Analyser le

besoin

Rédiger le

Cahier des

Charges

Fonctionnel

Concevoir le

produit

Définir le

produit

Préparer la

fabrication Fabriquer Commercialiser

Service marketing Bureau d’étude Bureau des

méthodes Atelier

Service

commercial

LE SON

PRESENTATION DE L’ACTIVITE

Cette activité a pour objectif de vous faire découvrir les caractéristiques du son, ses dangers et son unité.

TRAVAIL A REALISER

- Lire et analyser les documents proposés

- Répondre aux questions posées sur le document SON 7/7

MATERIEL MIS A DISPOSITION

- Contrat d’activité

- Documents ressource SON 1/7 à SON 6/7 et de travail SON 7/7

- Dictionnaire

CE QU’IL FAUT RETENIR

- Le vocabulaire, connaître les échelles de grandeur des sons

- Connaître les dangers

CONSIGNES DE TRAVAIL

- Lire attentivement tous les documents

- Respecter l’ordre de réalisation des travaux proposés

- Travailler dans le calme

- Respecter les consignes de travail écrites et/ou orales

- Prendre soin du matériel et des documents prêtés

- Réaliser un travail propre et soigné

- Ranger vos documents dans le classeur dans l’ordre des travaux effectués

- Ranger convenablement les documents restants prêtés

Ce document vous est prêté – A rendre en fin de travail – Prenez en soin, vous êtes aussi évalué sur ce point.

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1 – La Castafiore, dans Tintin, vous connaissez ? Il suffit que l’imposante cantatrice ouvre le bec et

déploie son gosier pour que les verres cassent au château de Moulinsart. Quel est le secret du rossignol

milanais ?

Mais que peut bien envoyer la gorge castaforienne sur les verres ? Des couteaux, des marteaux,

ces ciseaux ? Rien de tout cela, mais de l’air, de l’air comprimé par les cordes vocales et la gorge de la

diva qui voyage (qui se « propage » dans le jargon des spécialistes) jusqu’aux verres pour les faire vibrer.

Pourtant, vous avez beau crier face à une armée de verres à pied, aucun d’entre eux ne se brise.

Tout est affaire de vibration.

Des physiciens ont mené une expérience pour « voir » le son qui se propage. Ils ont ajouté dans un

tuyau ouvert une pincée de substance colorée aussi légère que l’air, puis claqué des doigts à l’entrée.

Si l’on présente les zones comprimées par une crête et les zones où l’air est plus détendu par un

creux, le son prend l’allure d’une vague : on parle d’onde sonore.

Si ce n’est qu’une histoire de creux et de bosses, qu’est-ce qui fait alors la différence entre le

bruit aigu d’une sirène et les poum poum sourds de la contrebasse ? La fréquence ! Quésaco ? Si vous

fixer un point devant votre nez, le nombre de crêtes qui passent par ce point en une seconde donne la

fréquence du son.

Plus ce nombre est important, plus la fréquence du son est élevée et plus vos oreilles l’entendent

aigu. Les basses fréquences produisent un son grave. Ce que les physiciens appellent « fréquence »

devient « hauteur » dans le jargon des musiciens.

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OK, mais quelle fréquence faut-il adopter pour accomplir la prouesse de la diva ? L’affaire est un

chouia plus compliquée : car il y a d’une part la fréquence du son émis par le célèbre gosier, et d’autre

part la fréquence propre de l’objet visé. Qu’est-ce donc cette dernière bizarrerie ?

Voici la constatation de base : tapez sur une casserole plusieurs fois avec la même force. Vous

aurez toujours le même bruit, c’est à dire que le son qui en sort à une fréquence bien précise. C’est la

fréquence propre de l’objet. Presque un e signature unique qui dépend de la géométrie (forme) et de la

nature (matière, épaisseur…) de la casserole. Le même coup de poing ne produit pas le même son sur une

poêle ou une grosse gamelle, même si les deux sont en alu : question de forme…

Oui mais encore, en ce qui concerne l’exploit de la Castafiore ? Eh bien, lorsque la fréquence de la

voix coïncide pile poil avec la fréquence de l’objet, il y a résonance, c’est à dire que les vibrations

deviennent beaucoup plus fortes … et le verre finit par casser !

L’atout de la cantatrice outre d’avoir une voix riche en harmoniques, c’est sa capacité à émettre

un son pur (un son ayant une seule fréquence), très aigu par exemple, pendant une durée assez longue.

Alors que nous autres, les lanternes rouges du bel canto, nous ne pouvons réaliser une telle performance

longtemps.

De même, si une clochette suspendue se met à frétiller et à émettre un son sans même que vous

l’approchiez, n’invoquer pas las esprits. Quelque part un son de la même fréquence que la fréquence

propre de la cloche est en train de se propager…il y a donc résonance.

Qu’est-ce que la fréquence d’un son ?

Petite expérience pour « sentir » la fréquence d’un son : caler votre bicyclette, guidon au

sol. Prenez une pièce en métal et frottez la contre les rayons en faisant tourner la roue. La pièce

claque contre chaque rayon. S’il y a 5 claquements par seconde ( 5 rayons qui passent devant la

pièce), le son a une fréquence de 5 Hz (Hertz). Plus la roue tourne vite, plus ce nombre augmente

(la fréquence augmente) et lus le son devient aigu. Si la roue tourne moins vite, la fréquence

diminue et le son devient grave.

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2 – Mégaparty sur la Lune. Le clou de la soirée : un groupe de rock terrien qui démarre aussitôt. Dans la

salle personne ne bouge. Le voyage lunaire rend-il sourd ?

Non, la pratique assidue de vol spatial ne rend pas sourd. Seulement, contrairement à la lumière qui détient

le record de vitesse toutes catégories (300 000 km/s ) pour voyager dans le vide, le son à besoin d’un support. Le

vide absolu serait synonyme de silence absolu. La lune est dépourvue d’atmosphère, et les rockers ont beau se

déchaîner, rien ne sort des instruments. A supposer que tout ce monde se débrouille pour respirer, il faudrait en

plus prévoir des tuyaux remplis d’air (ou mieux des tuyaux pleins) qui relieraient les instruments aux oreilles. Avis

aux bricoleurs…

Le son se propage donc dans l’air, puisque sur notre douce planète on peut s’interpeller d’un trottoir à

l’autre. Mais le son se transmet mieux et plus vite dans un liquide (environ 340 m/s) que dans un gaz, et encore

mieux dans un solide (1600 m/s).

3 – Concert à l’opéra Bastille. Derrière les musiciens, des techniciens de la radio s’activent pour une

retransmission en direct. A l’instant où le pianiste enfonce la première touche, est-ce un spectateur de la

salle ou M. Alphonse, l’oreille collée à son poste au fin fond des Pyrénées, qui entend en premier ?

Heureux qui comme M. Alphonse, vautré dans son canapé, entend en premier, avant même les

spectateurs parisiens, les premières notes de concert… Eh oui, captées à la sortie des instruments, les

notes sont acheminées sous forme d’ondes électromagnétiques. Les ondes radio, les ondes hertziennes

(pour la télé), la lumière visible, les rayons X et gamma, les infrarouges et les ultraviolets en font tous

partie.

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Elles voyagent donc à 300 000 km/s dans le vide et un peu moins vite dans l’air. Pour parcourir les

1000 km qui séparent, en gros, Paris du village des Pyrénées, elles mettent à peu près : 1000 / 300 000 =

0,00333 s. L’onde sonore est exclue de cette catégorie. C’est une onde de compression : sa nature est

différente et elle a horreur du vide, elle surfe sur l’air et s’en sert pour naviguer ; du coup, elle se

déplace à 340 m/s dans l’air. Un spectateur dans la salle, situé à 10 m, entendra le premier son après 10 /

340 = 0,294 s, soit un temps 100 fois plus long que pour M. Alphonse…

Un spectacle son et lumière

Par temps d’orage, vous verrez toujours l’éclair avant d’entendre le tonnerre, même si les deux

phénomènes se produisent ensemble : l’éclair, une lumière, est une onde électromagnétique qui voyage

à 300 000 km/s, alors que le tonnerre est une onde sonore se propageant à 340 m/s.

4 – Face à cet univers de sons, l’homme est-il sourd ?

D’une certaine façon, oui. L’ouïe humaine ne perçoit pas tous les sons. Un être humain entend au

mieux les sons dont la fréquence est comprise entre 20 Hz et 20 000 Hz. L’oreille la plus délicate ne

capte ni les sons trop graves (les infrasons : moins de 20 Hz) ni les sons trop aigus (les ultrasons : plus de

20 000 Hz). En fait, ce que l’homme appelle silence grouille de bruits auxquels il est sourd. Premier à se

dérober à notre écoute : les ultrasons. Utilisés en médecine à très haute fréquence (1 million de hertz)

pour réduire en miettes les calculs rénaux, à des fréquences plus faibles les ultrasons n’échappent pas à

la vigilance de certaines oreilles bien tendues. Votre toutou entend parfaitement des ultrasons affichant

40000 Hz ; les cornets à sons de la chauve-souris apprivoisent facilement le 100 000 Hz ; et record

absolu, l’oreille du dauphin jongle aisément avec du 200 000 Hz.

5 – Les baladeurs sont-ils nocifs ?

Quel est l’effet des baladeurs sur les cellules sensorielles de l’oreille ? Leur utilisation prolongée

peut-elle être dangereuse ? Devenu un phénomène de société, le baladeur a envahit le monde des adolescents : rien qu’en 1990,

il s’en est vendu en France près de 3 millions.

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Les sociologues ont vu là un signe du comportement de plus en plus individualiste de notre société.

Les médecins se sont sensibilisés à leur tour en dénonçant l’effet nocif des baladeurs. A la manière d’un

choc puissant qui peut endommager les tympans, le son continu et sans atténuation des baladeurs crée

parfois des lésions irréversibles. Le niveau sonore est mesuré en décibels (dB) ; il est défini de manière logarithmique à partir de la

pression acoustique. Cependant, même si leur valeur en décibels est identique, deux bruits ne paraîtront

pas de niveau égal à l’oreille, car leur composition en fréquences audibles diffère. Le bruit est considéré

comme dangereux à partir de 90 dB et douloureux au-dessus de 120 dB. Or la plupart des baladeurs

offrent un niveau acoustique maximal pouvant atteindre 120 dB ! Il faut en outre savoir que l’oreille à

besoin de dix heures de repos après cinq heures d’écoute à 110 dB, détail dont ne tiennent pas compte

les inconditionnels du baladeur. Les médecins estiment qu’une écoute quotidienne de 2 heures à plus de 90 dB peut provoquer de

sérieux problèmes dès 40 ans.

6 – Echelle de bruit : voici ce qu’endurent vos oreilles.

L’intensité d’un son se mesure en décibels (« déci » pour 1/10 et « bel » d’après Alexandre Graham

Bell, inventeur du téléphone). L’échelle de puissance sonore n’augmente pas de manière proportionnelle ;

elle est logarithmique : les décibels ne s’ajoutent pas comme des pommes. Exemples : 60 dB + 60 dB = 63

dB ; 100 dB + 100 dB = 103 dB.

De même un moulin à café martyrise vos tympans avec ses 85 dB. Dix moulins à café : 85 dB 10 =

95 dB. Ainsi, un son de 40 dB est dix fois plus puissant qu’un son à 20 dB. Conséquence : un son fort

masque un son faible. Le bruit d’une mobylette + le bruit d’un Boeing 747 = le bruit d’un Boeing 747.

Enfin sachez qu’en plein air, la pression sonore diminue de moitié quand on double la distance entre la

source et l’oreille. Par exemple, un son de 80 dB perçu à 5 m ne fait plus que 74 dB à 10 m de distance.

Dans une pièce, une salle de concert ou un amphithéâtre, les échos compensent cette perte. La

liste des niveaux sonores donnée ici correspond à ceux auxquels sont soumis des personnes dans des

conditions normales d’écoute. Donc à des distances bien précises.

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200 dB : Navette spatiale au décollage

190 dB : Gifle violente sur l’oreille, bombe, tir de gros canon

Occasionne des lésions corporelles, hémorragies internes, déchirures des tympans…

180 dB : Mortier

160 dB : Fusil d’assaut (pour le tireur)

140 dB : Réacteur d’un avion de chasse (pour le mécanicien)

Début de destruction instantanée des cellules auditives

130 dB : Formule I, Chutes du Niagara

120 dB : Concert de rock, cris d’un bébé (à quelques centimètres)

Seuil de la douleur, alors attention au rock fort

110 dB : Sirène des pompiers à quelques mètres

100 dB : Marteau piqueur (pour l’ouvrier), discothèque

90 dB : Rugissement de lion

85 dB : Circulation intense à 1 m

Limite d’exposition pour un ouvrier dans l’industrie, huit heures par jours

80 dB : Orchestre symphonique (de la salle)

70 dB : Restaurant bruyant

60 dB : Bateau à moteur

50 dB : Voiture au ralentit (pour le conducteur)

40 dB : Conversation, voix normale

35 dB : Tic-tac d’une montre

30 dB : Conversation à voix basse (à 1,50 m)

20 dB : Murmures

10 dB : Bruissement d’une feuille sous le vent, studio d’enregistrement sans musique.

0 dB : Laboratoire d’acoustique et seuil de perception d’un son (seuil d’audibilité).

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1 – Comment se propage un son ?

2 – Quelle est la vitesse (en km/h) du son dans un liquide et dans un solide ?

3 – Est-il possible d’écouter de la musique sur la lune ?

4 – Qu’est ce qui fait la différence entre le son aigu d’une sirène et les « poum

poum » sourds d’une contrebasse ?

5 – En quoi se mesure l’intensité d’un son ? Quelle est l’origine de ce mot ?

6 – Quelle est l’unité de la fréquence ?

7 – Donner un exemple de fréquence dans ton entourage.

8 – Quelle type de fréquence possède un son aigu et un son grave ?

9 – Sur quelle plage de fréquence les oreilles d’une personne entendent-elles ?

10 – Pourquoi par temps d’orage, voit-on l’éclair avant d’entendre le grondement du

tonnerre ?

11 – Comment appelle t-on un son dont la fréquence est inférieure à 20 Hz ?

12 – Comment appelle t-on un son dont la fréquence est supérieure à 20 000 Hz ?

13 – Expliquer pourquoi les baladeurs peuvent être nocifs en écoutant avec un

casque ?

14 – Tracer une droite de 20 cm et prendre une échelle de 1 cm pour 10 dB,

recopier en rouge les différents exemples d’intensité du son qui peuvent être

nuisibles pour les oreilles et en vert les exemples qui ne le sont pas.

Connaître les nouveaux mots que tu as appris aujourd’hui.