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Qu’est-ce que le son et comment l’entendons-nous?

Harleen Saini
Lisibilité
5.89

Quels sont les liens avec mon programme d'études?

Découvrez comment le son se déplace en ondes et comment on le mesure dans ce document d’information.

Quand tu penses au son, quelle est la première chose qui te vient à l’esprit? Une chanson entendue à la radio ce matin? Ou peut-être quelque chose de moins agréable, comme la cloche de l’école?

Mais as-tu déjà réfléchi à ce que le son est réellement?  

Anatomie de l’oreille

Avant que tu puisses comprendre le son, tu dois comprendre le fonctionnement de tes oreilles. Après tout, ce qui entre dans tes oreilles est ce qui te permet d’entendre. 

Par exemple, lorsqu’une personne parle, le mouvement de sa bouche crée des ondes qui déplacent l’air. Ces ondes sonores se propagent dans ton conduit auditif et frappent la membrane du tympan. Cela fait vibrer les osselets. Ces trois petits os s’appellent le malléus, l’incus et le stapès. On les appelle également le marteau, l’enclume et l’étrier. 

Les osselets qui vibrent transmettent les ondes sonores à la cochlée. C’est une petite structure en forme de coquille d’escargot à l’intérieur de ta tête. La cochlée contient de petites cellules appelées cellules ciliées qui convertissent les ondes sonores en signaux. Ces signaux sont ensuite envoyés à ton cerveau. C’est ce qui te permet d’entendre la voix de quelqu’un!

Parties de l’oreille humaine, incluant le conduit auditif, la membrane du tympan, la cochlée et les osselets
Parties de l’oreille humaine, incluant le conduit auditif, la membrane du tympan, la cochlée et les osselets (Parlons sciences, utilisation d’une image de Lars Chittka; Axel Brockmann [CC BY 2.5] via Wikimedia Commons).

 

Qu’est-ce que les ondes sonores?

Comme tu viens de l’apprendre, tu entends lorsque tes oreilles traitent les ondes sonores produites par un objet. L’objet produit des ondes en vibrant. Lorsqu’un objet vibre, il pousse contre l’air ambiant. Les vibrations entraînent la détente (appelée raréfaction) et la compression de l’air. Cela provoque des zones de haute et de basse pression à mesure que le son s’approche de tes oreilles sous la forme d’ondes. 

Ondes sonores illustrant comment les molécules d’air se compriment et se détendent
Ondes sonores illustrant comment les molécules d’air se compriment et se détendent (Source : ttsz via iStockphoto).

Par exemple, imagine un ressort métallique, comme un Slinky. Lorsque tu pousses sur une extrémité du ressort, il se contracte. La partie contractée se déplace lentement tout au long du ressort jusqu’à ce qu’elle atteigne l’autre extrémité; c’est comme les zones de haute pression dans les ondes sonores. À mesure que le ressort continue de bouger, la partie contractée commence à s’étirer; c’est comme les zones de basse pression dans les ondes sonores. Autrement dit, certaines zones se contractent tandis que d’autres s’étirent à mesure que l’onde produite par un objet vibrant s’approche de ton oreille. 

Les ondes et un Slinky (2016) de Cambridge Volcano Seismology (21 s).

Le savais-tu? 

Les ondes sonores se déplacent dans l’air à une vitesse d’environ 1 235 km/h au niveau de la mer! 

Qu’est-ce que la hauteur tonale et la fréquence? 

La longueur d’onde détermine la fréquence d’un son. C’est la distance entre les ondes. Dans le cas des ondes sonores, la longueur d’onde fait référence à un cycle complet de raréfaction. Plus la longueur d’onde est courte, plus la fréquence du son est élevée. 

La fréquence est mesurée en hertz (Hz). Un hertz correspond à un cycle – dans ce cas-ci, une onde sonore – par seconde.

La fréquence détermine la hauteur tonale d’un son. Les sons aigus ont une fréquence élevée. Les sons graves ont une fréquence basse. 
 

Les sons graves ont de grandes longueurs d’onde comme le montre l’image du haut, et les sons aigus ont de courtes longueurs d’onde comme le montre l’image du bas
Les sons graves ont de grandes longueurs d’onde comme le montre l’image du haut, et les sons aigus ont de courtes longueurs d’onde comme le montre l’image du bas (Source : Parlons sciences d’après une image de ttsz via iStockphoto).

Par exemple, imagine une note très profonde – une qui viendrait d’une guitare basse ou d’une touche à l’extrémité inférieure d’un piano. Cette note a une basse fréquence. Ça veut dire qu’elle est grave.

Maintenant, imagine que tu entends une note très claire. Une qui viendrait d’un violon ou de l’extrémité supérieure d’un piano. Cette note claire a une fréquence élevée. Ça veut dire qu’elle est aiguë.

Le savais-tu? 

Les fréquences trop basses pour être entendues par des humains (inférieures à 20 Hz) sont appelées infrasons. Les fréquences trop élevées que nous ne pouvons pas entendre (supérieures à 20 000 Hz) sont appelées ultrasons.

La plupart des humains peuvent entendre des sons entre 65 Hz et 23 000 Hz. Mais ça ne veut pas nécessairement dire que les ultrasons sont confortables ou même sûrs à écouter!

Le savais-tu? 

La plupart des chiens peuvent entendre des sons entre 65 Hz et 45 000 Hz. Les sifflets pour chiens ont des fréquences très élevées. Quand on souffle dans l’un d’eux, les chiens deviennent fous, mais les gens n’entendent rien!

Qu’est-ce que la sonie?

L’amplitude détermine la sonie ou puissance sonore d’un son. Elle fait référence à la taille ou à la hauteur d’une onde sonore. 

Le volume est directement lié à l’amplitude. Il fait référence à l’intensité d’une onde sonore. 

Les sons calmes ont de petites amplitudes comme le montre l’image du haut, et les sons forts ont de grandes amplitudes comme le montre l’image du bas
Les sons calmes ont de petites amplitudes comme le montre l’image du haut, et les sons forts ont de grandes amplitudes comme le montre l’image du bas (Source : Parlons sciences d’après une image de ttsz par iStockphoto).

Par exemple, plus tu pinceras fort une corde de guitare, plus le son qu’elle produira sera fort. C’est parce que tu transfères plus d’énergie à la corde et produis de plus grandes ondes sonores. Lorsque tu pinces une corde très légèrement, tu transfères beaucoup moins d’énergie. Par conséquent, tu produis des ondes sonores beaucoup plus petites. L’effet est semblable à celui de faire tomber une grosse roche ou un petit caillou dans l’eau. Le son le plus fort est comme le plus grand plouf!  

Tu te souviens de la chanson que tu écoutais à la radio ce matin? Maintenant, tu as une meilleure idée de la manière dont les vibrations de la radio ont créé des ondes sonores. Elles ont été captées par tes oreilles qui ont envoyé des signaux à ton cerveau. Et la hauteur, la puissance et le volume des sons que tu as entendus dépendaient de la fréquence, de l’amplitude et de l’intensité des ondes sonores.

 

En savoir plus

Voyage au centre de l’audition - Son : généralités (2016) NeurOreille -- Cette page offre de l’information sur le son, ses priorités et comment on le décrit. 

Voyage au centre de l’audition - Perceptions : généralités (2016) NeurOreille -- Cette page du site de explique comment les humains captent et traitent l’information sonore.

Une minute de science, s.v.p.! : Le son est vibration (2000) ONF -- Ce court vidéo présente la science derrière les particularités du son. (1 min 18 s)

L'ouïe et l'oreille AlloProf -- Cette page présente l’anatomie de l’oreille humaine et comment elle perçoit et transmet le son au cerveau afin qu’il interprète l’information.

Fréquence Sonore -- Site qui donne différents exemples de fréquences et niveaux sonores en décibels.

La fréquence des sons -- Ce site offre un piano interactif qui permet de visualiser le son sur un oscilloscope virtuel dont on peut changer les paramètres.

 

Références

Dangerous Decibels. (n.d.). How do we measure sound waves?

National Centre for Initial Teacher Training in Primary School Science. (n.d.). The speed of sound in air. University of Leicester.

Silver, J. (n.d.). Dog whistles: When and how to use them safely. LittleThings.

The Physics Classroom. (n.d.). Sound is a pressure wave.

University of Maryland Medical Center. (n.d.). How the ear works.

Wonderopolis. (n.d.). What makes sounds louder? National Center for Families Learning.

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