Un son est produit grâce à la vibration d’un objet (corde de violon,…) et amplifié par une caisse de résonance. La vibration se propage ensuite dans un milieu de propagation jusqu’au récepteur.

La vitesse de propagation du son est plus importante dans les milieux les plus denses (solide, liquide puis gaz).
On note $v_{\text{son dans l’air}} = \rm 340~m.s^{-1}$.

La vitesse de propagation d’un signal sonore est donnée par $\displaystyle v = \frac{d}{\Delta t}$ avec $v$ en $\rm m.s^{-1}$, distance $d$ en $m$ et durée $\Delta t$ en $\rm s$.

Un signal sonore périodique est caractérisé par la :

  • Période $\bf T$. Elle correspond au plus petit intervalle de temps au bout duquel le signal périodique se répète. 
  • Fréquence $\bf f$. Elle définit le nombre de répétitions du signal par seconde. Elle s’exprime en Hertz $\rm (Hz)$. $\displaystyle \rm f = \frac{1}{T}$ avec $\bf T$ en seconde $\bf (s)$. La hauteur d’un son est la sensation auditive liée à la fréquence du signal sonore. Plus la hauteur du son est grande, plus sa fréquence est élevée et plus le son est aigu.

Le timbre d’un son est la sensation auditive liée à la forme temporelle du signal sonore.

Ces deux sons ont la même période $\rm T = 1,8~ms$ donc la même hauteur mais la forme de leur signal est différente, ils ont des timbres différents.

Un son pur est associé à un signal dépendant du temps de façon sinusoïdale.

 

Un son composé est périodique mais non sinusoïdal. 

Un signal périodique de fréquence $\bf f$ se décompose en une somme de signaux sinusoïdaux de fréquences multiples de $\bf f$.

 

Le son associé est un son composé. La plus basse fréquence relevée sur le spectre est appelée fréquence fondamentale notée $\bf f$. Les autres sont les harmoniques. Ce sont des multiples de la fréquence fondamentale.

Une corde tendue et mise en vibration émet un son composé dont la fréquence fondamentale ne dépend que de ses caractéristiques : longueur, tension, masse linéique. Si on augmente la longueur de la corde en gardant les autres paramètres constants, la fréquence du signal diminue, le son émis est plus grave. 

Un son est caractérisé par :

  • L’intensité sonore $\bf I$. Elle correspond à la puissance $\bf P$ par unité de surface $\bf S$ transportée par l’onde sonore. Elle s’exprime en watt par mètre carré $\rm (W.m^2)$. On a $\displaystyle \rm I = \frac{P}{S}$

  • Le niveau d’intensité sonore L. Il est exprimé en décibels $\rm (dB)$ par $\displaystyle \rm L = 10 \times \log \left(\frac{I}{I_0}\right)$ avec $\rm I_0 = 10^{-12}~W.m^{-2}$ intensité sonore à partir de laquelle un son est audible à l’oreille humaine. Plus $\bf I$ est grand, plus $\bf L$ est grand.