Une onde sonore est une onde mécanique progressive périodique longitudinale due à des successions de compressions et de dilatations de couches dans le milieu dans lequel elle se propage (solide, liquide ou gaz).
L'oreille humaine est sensible aux ondes sonores dont la fréquence est approximativement comprise entre $\rm 20~Hz$ et $\rm 20~ kHz$.
Les sons graves sont les sons de basses fréquences et les sons aigus sont les sons de hautes fréquences.
La période temporelle et la longueur d'onde sont liées par la relation suivante :
\[\displaystyle \lambda = v \times \mathrm T = \frac{v}{f}\]
Avec :
- $\lambda$ (lambda) la longueur d'onde (en $\rm m$)
- $\rm T$ la période temporelle (en $\rm s$)
- $v$ la célérité de l'onde (en $\rm m.s^{−1}$)
- $f$ la fréquence temporelle (en $\rm Hz$)
Un son pur est associé à un signal dépendant du temps de façon sinusoïdale (enregistrement 2).
Un son composé est périodique mais non sinusoïdal (enregistrement 1).
Son pur :
Son composé :
Un signal périodique de fréquence $f$ se décompose en une somme de signaux sinusoïdaux de fréquences multiples de $f$. Le son associé est un son composé (complexe). La plus basse fréquence relevée sur le spectre est appelée fréquence fondamentale notée $f$. Les autres sont les harmoniques, ce sont des multiples de la fréquence fondamentale.
$f$ est appelée fréquence fondamentale, les autres fréquences sont appelées harmoniques.
L’intensité sonore $\rm I$ d’un son correspond à la puissance $\rm P$ par unité de surface $\rm S$ transportée par l’onde sonore. Elle s’exprime en watt par mètre carré $\rm (W.m^3)$.
On a $\displaystyle \rm I = \frac{P}{S}$.
On caractérise un son par son niveau d’intensité sonore $\rm L$ exprimé en décibels $\rm (dB)$ par $\rm \displaystyle L = 10 \times log \left(\frac{I}{I_0}\right)$ avec $\rm I_0 = 10^{-12}~W.m^{-2}$ intensité sonore à partir de laquelle un son est audible à l’oreille humaine. L’intensité de référence correspond à l’intensité sonore la plus faible que peut détecter l’oreille humaine, appelée seuil d’audibilité.
Le niveau sonore se mesure avec un sonomètre.
La perception du niveau sonore d’un son est liée à son amplitude mais varie également avec sa fréquence.
