Ce cours explique comment le son est perçu et comment il est mesuré.

Son et perception : hauteur, timbre, intensité sonore, échelle logarithmique

Objectifs

Comprendre ce qu'est une onde sonore.
Distinguer les notions de hauteur, timbre et intensité sonore.
Expliquer l'échelle logarithmique utilisée en acoustique.

Notions clés

Hauteur : perception de la fréquence du son.
Plus la fréquence est élevée, plus la sonorité paraît aiguë.
Timbre : caractéristique qui permet de distinguer deux sons de même hauteur et même intensité.
Il dépend des composantes harmoniques de l'onde sonore.
Intensité sonore : volume ou puissance du son. Elle se mesure en décibels (dB).
Elle varie selon la force de l'onde.
Échelle logarithmique : façon de représenter l'intensité sonore, car elle couvre un très vaste domaine.
Elle permet de rendre la perception plus lisible et correspond à la façon dont notre oreille perçoit le volume.

Exemples résolus

Mais comment mesurer l'intensité sonore ?

Supposons une intensité sonore \( I = 10^{-12} \) W/m\(^2\). La formule du niveau sonore en décibels est : \[ L = 10 \times \log_{10} \left( \frac{I}{I_0} \right) \] avec \( I_0 = 10^{-12} \) W/m\(^2\), la seuil d'audibilité.

On trouve : \[ L = 10 \times \log_{10} \left( \frac{10^{-12}}{10^{-12}} \right) = 10 \times \log_{10} (1) = 0\, \text{dB} \] Ce son est au seuil d'audibilité.

Chercher : Quelle est l'intensité d'un son à 50 dB ?

Voir la solution

On utilise la formule : \[ L = 10 \times \log_{10} \left( \frac{I}{I_0} \right) \]

On isolé I : \[ I = I_0 \times 10^\frac{L}{10} \]

Remplacer L = 50 dB et \( I_0 = 10^{-12} \) W/m\(^2\) : \[ I = 10^{-12} \times 10^{\frac{50}{10}} = 10^{-12} \times 10^{5} = 10^{-7}\,\text{W/m}^2 \]

Donc, un son à 50 dB correspond à une intensité de \( 10^{-7} \) W/m\(^2\).

Mini quiz

Quelle est la valeur du niveau sonore si l'intensité est de \( 10^{-9} \) W/m\(^2\) ?

20 dB
30 dB
40 dB

Calcul : \( L=10 \times \log_{10} \left( \frac{10^{-9}}{10^{-12}} \right) = 10 \times 3 = 30\, \text{dB} \).

Erreurs fréquentes

Récapitulatif

Hauteur

Perception de la fréquence sonore. Plus la fréquence est élevée, plus le son paraît aiguë.

Timbre

Caractéristique permettant de distinguer deux sons de même hauteur et même volume, dépendant des composantes harmoniques.

Intensité

Volume perçu, mesuré en décibels, lié à la puissance de l'onde sonore.

Échelle logarithmique

Utilisée pour mesurer l'intensité sonore afin de mieux représenter la perception humaine.