PHYSIQUE-CHIMIE | 2DE | SÉQUENCE 12 | ACOUSTIQUE

👂 J'écoute

Signaux sonores

Émettre, propager, percevoir : du collège au lycée, avec des expériences à vivre et une échelle de niveaux sonores.

SÉQ. 12 | OBJECTIFS

👂 J'écoute

À la fin de cette séquence, je sais…

  • décrire l'émission (vibration) et la propagation (milieu matériel),
  • citer \(v_{\mathrm{son,air}} \approx 340\,\mathrm{m\,s^{-1}}\) et la comparer à d'autres vitesses,
  • relier période et fréquence (\(f = 1/T\)) sur un signal,
  • relier fréquence / hauteur, forme / timbre, amplitude / intensité,
  • exploiter une échelle de niveaux (dB) et citer les dangers d'exposition.

SÉQ. 12 | MODE D'EMPLOI DU COURS

👂 J'écoute

Comment lire ce cours ?

  • 📝 À noter  je copie (lois, définitions, échelle),
  • 👂 J'écoute  je pose le stylo,
  • ✏️ À faire  je calcule / je lis un graphique,
  • 🧪 À vivre  j'expérimente avec mon corps, un objet simple ou mon téléphone.

SÉQ. 12 | PLAN DU COURS

📝 À noter

I

Émission et propagation

  • I. Émission et propagation
    • a. Émettre un son
    • b. Propager dans un milieu
    • c. Vitesse du son
  • II. Signal périodique
  • III. Perception du son

SÉQ. 12 | I. ÉMISSION

📝 À noter

I.a Émettre un signal sonore

📘 PRINCIPE

Un son est émis lorsqu'un objet est mis en vibration. Une caisse de résonance (guitare, violon, haut-parleur) amplifie et rayonne mieux le son dans l'air.

diapason vibration → perturbation de l'air récepteur

SÉQ. 12 | I. ÉMISSION

🧪 À vivre

Ressentir la vibration

🧪 EXPÉRIENCE N°1 : GORGE ET RÈGLE

  1. Placez la main sur votre gorge et dites « aaa » : vous sentez vibrer les cordes vocales.
  2. Faites dépasser une règle d'une table, pincez l'extrémité : vous voyez (et entendez) la vibration.
  3. Raccourcissez la partie libre : le son devient plus aigu.

Bilan. Pas de vibration = pas de son émis. La géométrie de l'objet change le son (lien avec la fréquence, partie II).

SÉQ. 12 | I. PROPAGATION

📝 À noter

I.b Le rôle du milieu matériel

📘 PROPAGATION

Le son a besoin d'un milieu matériel (air, eau, solide) pour se propager. Dans le vide, pas de son.

  • L'air (ou l'eau) se comprime / se dilate localement.
  • L'énergie se transmet de proche en proche.
  • Ce n'est pas un déplacement global de l'air vers l'oreille.

⚠️ PIÈGE

Les molécules oscillent autour d'une position moyenne ; le signal (la perturbation) se déplace.

SÉQ. 12 | I. PROPAGATION

🧪 À vivre

Le milieu compte

🧪 EXPÉRIENCE N°2 : TABLE ET AIR

  1. Posez l'oreille sur la table ; un camarade tape doucement à l'autre bout : le son arrive fort via le bois.
  2. Relevez la tête : le même coup est plus faible dans l'air.
  3. (Option) Montre-toi une vidéo « cloche sous cloche à vide » : le son disparaît quand l'air est pompé.

Bilan. Solide / liquide / gaz : milieux possibles. Vide : impossible.

SÉQ. 12 | I. VITESSE

📝 À noter

I.c Vitesse de propagation du son

🧮 ORDRE DE GRANDEUR (AIR, 20 °C)

\(v_{\mathrm{son}} \approx 340\,\mathrm{m\,s^{-1}}\)

marche

\(\approx 1{,}5\,\mathrm{m\,s^{-1}}\)

voiture (autoroute)

\(\approx 36\,\mathrm{m\,s^{-1}}\)

lumière

\(3{,}0\times 10^{8}\,\mathrm{m\,s^{-1}}\)

Le son est rapide face à nos déplacements, mais très lent face à la lumière (orage : éclair puis tonnerre).

SÉQ. 12 | I. VITESSE

🧪 À vivre

Estimer la vitesse du son

🧪 EXPÉRIENCE N°3 : CLAP ET ÉCHO (OU COULOIR)

  1. Mesurez une distance \(d\) connue (couloir, mur pour un écho : \(2d\)).
  2. Chronométrez le temps \(t\) entre émission et réception (plusieurs essais).
  3. Calculez \(v = d/t\) (ou \(v = 2d/t\) pour un aller-retour).

Comparez à \(340\,\mathrm{m\,s^{-1}}\). Les erreurs de temps dominent : discuter l'incertitude.

SÉQ. 12 | PLAN DU COURS

📝 À noter

II

Signal périodique

  • I. Émission et propagation
  • II. Signal périodique
    • a. Période et fréquence
    • b. Lire un signal temporel
  • III. Perception du son

SÉQ. 12 | II. PÉRIODIQUE

📝 À noter

II.a Période et fréquence

📘 PÉRIODE \(T\)

Durée d'un motif qui se répète. Unité : seconde (s).

📘 FRÉQUENCE \(f\)

Nombre de motifs par seconde. Unité : hertz (Hz).

🧮 RELATION

\(f = \dfrac{1}{T}\qquad T = \dfrac{1}{f}\)

t s T

SÉQ. 12 | II. PÉRIODIQUE

🧪 À vivre

Mesurer une période

🧪 EXPÉRIENCE N°4 : TÉLÉPHONE OU OSCILLOSCOPE

  1. Émettez un son stable (diapason, application générateur, microcontrôleur).
  2. Enregistrez le signal (application type oscilloscope / Phyphox).
  3. Repérez \(n\) motifs sur une durée \(\Delta t\), puis \(T = \Delta t / n\) et \(f = 1/T\).

Exemple : \(\Delta t = 20\,\mathrm{ms}\) pour \(n = 10\) motifs → \(T = 2{,}0\,\mathrm{ms}\), \(f = 500\,\mathrm{Hz}\).

SÉQ. 12 | À VOUS DE JOUER

✏️ À faire

À vous ! \(T\) et \(f\)

Un signal a pour période \(T = 2{,}5\,\mathrm{ms}\). Calculer sa fréquence. Est-ce un son audible ?

CORRECTION

\(T = 2{,}5\times 10^{-3}\,\mathrm{s}\)
\(f = 1/T = 400\,\mathrm{Hz}\) → dans le domaine audible (\(\approx 20\,\mathrm{Hz}\) à \(20\,\mathrm{kHz}\)).

SÉQ. 12 | PLAN DU COURS

📝 À noter

III

Perception du son

  • I. Émission et propagation
  • II. Signal périodique
  • III. Perception du son
    • a. Hauteur, timbre, intensité
    • b. Échelle de niveaux et dangers

SÉQ. 12 | III. PERCEPTION

📝 À noter

III.a Hauteur, timbre, intensité

📘 HAUTEUR

Liée à la fréquence : \(f\)↑ → son plus aigu.

📘 TIMBRE

Lié à la forme du signal (même note, instruments différents).

📘 INTENSITÉ

Liée qualitativement à l'amplitude du signal (et au niveau en dB).

Domaines : infrasons \((f < 20\,\mathrm{Hz})\) ; audibles \((\approx 20\,\mathrm{Hz}\) à \(20\,\mathrm{kHz})\) ; ultrasons \((f > 20\,\mathrm{kHz})\).

SÉQ. 12 | III. PERCEPTION

🧪 À vivre

Oreille de musicien (même sans l'être)

🧪 EXPÉRIENCE N°5 : AIGU / GRAVE ET TIMBRE

  1. Écoutez deux sons de fréquences différentes (appli générateur) : identifiez aigu / grave.
  2. Jouez la même note sur deux instruments (ou enregistrements) : même hauteur, timbres différents.
  3. Augmentez le volume à distance fixe : l'amplitude perçue (intensité) augmente.

Attention. Volume raisonnable : on prépare la suite sur les dangers.

SÉQ. 12 | III. NIVEAUX

📝 À noter

III.b Niveau d'intensité sonore (échelle)

Le niveau d'intensité sonore \(L\) s'exprime en décibel (dB). L'échelle est non linéaire : +10 dB ≠ « deux fois plus fort » au sens simple.

0 seuil 40 calme 60 parole 85 risque 120 douleur niveau L (dB) →

⚠️ DANGERS

Exposition prolongée au-delà d'environ 85 dB : risque pour l'audition. Concert / casque trop fort : fatigue, acouphènes, surdité.

SÉQ. 12 | III. NIVEAUX

🧪 À vivre

Mesurer autour de soi

🧪 EXPÉRIENCE N°6 : SONOMÈTRE (TÉLÉPHONE)

  1. Ouvrez une appli de niveau sonore (calibrage approximatif admis).
  2. Mesurez : salle calme, conversation, couloir, musique à volume « confortable ».
  3. Placez chaque mesure sur l'échelle ; discutez les situations à risque.

Bilan citoyen. Protéger son audition = limiter le niveau et la durée d'exposition.

SÉQ. 12 | L'ESSENTIEL À RETENIR

📝 À noter

Ce qu'il faut retenir

📘 ÉMISSION

vibration (+ caisse de résonance)

📘 PROPAGATION

milieu matériel ; \(v \approx 340\,\mathrm{m\,s^{-1}}\) (air)

🧮 PÉRIODIQUE

\(f = 1/T\)

🧮 PERCEPTION

\(f\) ↔ hauteur ; forme ↔ timbre ; dB et dangers

▼ quiz éclair

SÉQ. 12 | QUIZ ÉCLAIR

✏️ À faire

Quiz éclair (90 secondes)

  • Le son se propage-t-il dans le vide ? Non
  • \(v_{\mathrm{son}}\) dans l'air ? \(\approx 340\,\mathrm{m\,s^{-1}}\)
  • Relation \(f\) et \(T\) ? \(f = 1/T\)
  • Au-delà de \(\approx 85\,\mathrm{dB}\) longtemps ? risque auditif

Tout est juste ? Bravo : vous maîtrisez les signaux sonores !

Cours gratuit · Physique-chimie seconde · Lucas Tachen Migheli

Comment décrire un signal sonore en physique de seconde ?

Publié le · Mis à jour le

Ce cours gratuit de physique seconde explique émission et propagation du son, signaux périodiques (période, fréquence) et perception (niveaux en dB). Pour élèves et parents, format mobile scrollable.

Le son est une onde mécanique qui se propage dans un milieu. En seconde, on lit une période sur un oscillogramme, on calcule une fréquence f = 1/T et on discute les niveaux sonores. Ce module en ligne gratuit relie vie quotidienne (musique, bruit) et programme officiel. Ce chapitre s'inscrit dans le parcours complet de physique-chimie seconde proposé par Lucas Tachen Migheli sur e-prof. Les cours sont gratuits, conçus pour la classe et la maison, avec une attention particulière à la lisibilité (police dys, contrastes doux) et aux pratiques recommandées par les recherches en neurosciences de l'apprentissage. Parents et élèves peuvent ainsi partager une même ressource fiable, alignée sur le programme officiel, pour préparer contrôles, TP et révisions d'année.

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Questions fréquentes sur signaux sonores

Quelle relation entre période et fréquence ?

f = 1/T : la fréquence (Hz) est l'inverse de la période (s).

Le son se propage-t-il dans le vide ?

Non : il faut un milieu matériel. Dans le vide, pas de son.

Que mesure-t-on en décibels ?

Un niveau sonore lié à l'intensité acoustique perçue, sur une échelle logarithmique.