Samedi 19 avril 2008 à 10:42

Vue, ouïe, toucher...


    Vous êtes pour la plupart d'entre vous en vacances et donc un peu reposées.
    Peut être que certaines s'ennuient. car en ce moment, j'ai un nombre de visites sur mon blog qui a augmenté : près de 120 / 130 par jour.
Cela ne vaut pas les records d'audience du blog de Kaa que je vous recommande d'aller voir : il est plus beau et plus amusant que le mien : http://kaa.cowblog.fr/).
    Je reçois aussi beaucoup de mails parce que vous avez plus de temps pour naviguer et écrire (une quinzaine par jour) et j'ai du mal à répondre à tous.
    Je vais essayer de regrouper quelques réponses dans des articles.
    Alors vous supporterez peut être aujourd'hui, un petit cours SVT.

    Quand j'ai parlé des neurones miroirs, une de mes correspondantes “touchthesky” m'avait posé une question sur les instrumentistes à laquelle j'avais en partie répondu dans un autre article du 13 avril.
    Vous écoutez presque toutes de la musique et j'ai reçu depuis, d'autres mails me demandant d'expliquer comment fonctionnait notre oreille et notre sens de l'ouïe, notamment lorsque nous écoutons une mélodie.
    Je vais essayer de le faire, mais pour ne pas vous rebuter, je vais séparer cela en 4 ou 5 articles; (peut être avec quelques articles moins sérieux entre pour vous reposer ! IooI).
   
    - Aujourd'hui je vous rappellerai seulement des notions de physique élémentaire, ce dont on parle souvent à propos des sons et que vous ne connaissez peut être pas.
    - Puis demain, je vous montrerai comme est faite et fonctionne une oreille.
    - Je vous parlerai ensuite de l'interprétation des sons par le cerveau, quand il reçoit des influx en provenance du nerf auditif.
    - Puis nous traiterons la musique et la parole.

        Quelques rappels simples de la physique des sons.

(pour que vous compreniez tout dans mes prochains articles)

    L'air est constitué de molécules essentiellement d'azote et d'oxygène, qui s'agitent en permanence de façon plus ou moins désordonnée (on appelle cela le mouvement Brownien).
    Plus la température est élevée, plus cette agitation est importante. (plus les molécules vont vite et loin).
    Ces molécules en mouvement engendrent des chocs sur toute surface qu'elles rencontrent et les forces crées sur chaque unité de surface constituent ce que l'on appelle la “pression” des molécules du gaz.

    Un objet en vibration (cordes d'un instrument de musique, anche d'un instrument à vent, diapason, nos cordes vocales, la membrane d'un tambour ou d'un haut parleur ...) induit des mouvements périodiques des molécules dans l'air et donc des variations de pression, avec une certaine fréquence et une certaine intensité, en relation avec celles de l'objet en vibration.
    Les molécules de l'air en se cognant les unes contre les autres, transmettent ces variations de pression. Le mouvement périodique induit par l'objet en vibration va donc se propager dans l'air à une vitesse de l'ordre de 365 mètres / seconde;: c'est ce qu'on appelle le "son".
    Des propagations analogues du son ont lieu dans les liquides et les solides, mais à des vitesses plus élevées parce que les atomes et molécules sont liés beaucoup plus rigidement, ont moins de liberté pour s'agiter, et donc transmettent alors plus vite leur vibration à la molécule ou
l'atome voisins.
    Les fréquences sont comptées en nombre de vibrations par seconde (Hertz; un Hz = une vibration par seconde)

    L'oreille va être plus ou moins sensible à ces variations de pression et donc aux sons de diverses fréquences, en général de 20 à 20 000 Hz, avec un maximum de sensibilité vers 1 800 Hz.
   

    Un son “pur” a une fréquence unique. Tous les musiciens connaissent le LA 4 qui a une fréquence de 440 hz.

    Mais ce que nous entendons est souvent un mélange de fréquences,
soit parce qu'on émet en même temps des sons différents, soit parce qu'il y a des déformations de la transmission par les molécules d'air  (ou les matériaux des émetteurs et la création de ce que l'on appelle les “harmoniques", c'est à dire des fréquences multiples de la fréquence initiale émise.

    La figure montre le la à 440 Hz et les harmoniques de rang 3 (fréquence triple) et 6 (fréquence multipliée par 6) et la somme des trois qui se propage et qui est donc un son assez déformé par rapport au son pur initial.
    Les bons instruments à cordes et à vent produisent peu d'harmoniques.

 
Face à un son dont on ne connait pas,la fréquence, on peut faire, avec un appareil de mesure ce que l'on appelle une “analyse de Fourier” (ou un “spectre de Fourier”).  

    Cela consiste à repérer la fréquence du son principal et les diverses harmoniques et à évaluer la participation en pourcentage de chacune d'entre elle au son complet.
    Sur la figure on voit que le son de fréquence 440 Hz (la) représente environ 65 %, l'harmonique 3, 25 % et l'harmonique 6, environ 10%.
    Nous verrons que l'oreille fait une analyse des sons analogue.

    De plus l'objet en vibration communique une certaine énergie chaque seconde aux molécules de l'air (on appelle cela une puissance) et donc le son qui se propage est donc plus ou moins fort. On appelle l' “intensité” du son.

    En acoustique on utilise une unité d'intensité bizarre dont vous avez certainement entendu parler : le décibel
    On prend pour référence la pression correspondant au plus petit son
P min., audible par l'oreille à 1000 hz de fréquence
    Pour un son dont l'intensité correspond à la pression P son, le nombre de décibels est lié au rapport des deux pressions Pson / P min.
    Pour celles d'entre vous qui sont en terminale S :  D (en décibels) = 20 log de base 10 (Pson / Pmin.)
    Pour les autres rappelez vous seulement que chaque fois que l'on ajoute 20 au nombre de décibels la pression est multipliée par 10. (par exemple pour P min, D = zéro décibel et un son de D = 80 décibels correspond à un son ultra fort de pression 10 000 fois plus grande que Pmin ( 4 zéros puisque 80 = 20 X 4). Une trop forte pression détruit l'oreille interne. Une plus fote pression encore crève le tympan.
  
    Pour vous donner une idée :

Nombre de décibels
(voir figure ci-dessus)        
zéro                  seuil de l'audition P min

20                     un murmure
60                     une conversation
80                     des hurlements au maximum on n'entend plus distinctement les autres.
90 / 100            début de danger pour l'oreille bruits insupportables.
120                   douleur et dégâts à l'oreille interne avec surdité partielle définitive.
                        (120 décibels correspond à un million de fois la pression minimale d'audition).
                                                                  

    Voilà vous en savez assez pour la suite.
    J'espère que ce n'était pas trop difficile et que certaines auront de bonnes notes au cours de SVT ou de physique sur l'acoustique.
    Demain je vous parlerai de nos oreilles !

Par Maybe.Be le Samedi 19 avril 2008 à 16:23
C'est dans ces moments là que ze me dis que ze dois être un peu bête ! Parce que quand ze lis, ze comprends que les mots de liaisons à peu de choses près ! Un peu bête la marie faut pas lui en vouloir ! En plus ça l'interessait elle qui a des grandes oreilles elle voulait savoir comment que ça marchait ! Aha. Aha. Bon ok ze me tais !
Par Joker-artistique le Lundi 21 avril 2008 à 12:52
Youhou! Mon cours de spé... Retranscrit en direct. Gros bisous.
 

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