Physique du primaire et du collège · Grades 1–9
19Les sons autour de nous
Fredonne ta chanson préférée — et, pendant que tu fredonnes, pose doucement deux doigts sur le devant de ta gorge. Tu sens ce tremblement ? Tu viens de toucher un son sur son lieu de naissance. Chaque voix, chaque tambour, chaque porte qui grince fabrique son son exactement de la même façon, et ce chapitre part à la chasse au truc.
19.1 Où naissent les sons
Définition 19.1 (Vibration)
Une vibration est un tremblement très rapide — un mouvement de va-et-vient répété de nombreuses fois par seconde, souvent trop vite pour que l’œil le suive. Une corde de guitare pincée vibre : tu ne vois qu’un flou, mais le bout de ton doigt sent le bourdonnement.
Définition 19.2 (Son)
Un son est ce que nous entendons quand un objet vibre et que son tremblement voyage dans l’air jusqu’à nos oreilles. L’objet qui vibre est la source du son — une corde, une peau de tambour, une cloche, ta propre gorge.
Méthode 19.3 (Faire danser le riz)
Pour voir naître un son :
- éparpiller quelques grains de riz sur la peau d’un tambour (ou sur le couvercle en plastique d’une boîte, ou sur une peau de ballon tendue) ;
- frapper la peau près des grains — boum : les grains sautent !
- maintenant, se contenter de crier vers la peau, de tout près : les grains tremblent de nouveau, sans être touchés.
La peau vibre chaque fois qu’elle sonne — et même un son venu de ta bouche la fait trembler.
Proposition 19.4 (Pas de vibration, pas de son)
Tout son vient d’une vibration — et quand la vibration s’arrête, le son s’arrête avec elle, instantanément. Frappe une cymbale et laisse-la résonner ; puis saisis-la fermement à deux mains : le silence, à l’instant même où ta poigne arrête le tremblement.
Exemple 19.5 (Des sources de son partout)
Pars à la chasse à la vibration derrière chaque son : la guitare — les cordes pincées tremblent ; le tambour — la peau frappée tremble ; ta voix — deux petits replis de ta gorge tremblent quand l’air de tes poumons file entre eux (c’est le bourdonnement que tes doigts ont senti) ; la mouche qui bourdonne — ses ailes tremblent des centaines de fois par seconde ; la porte claquée — toute la porte et son cadre frémissent un instant.
19.2 Fort et faible, aigu et grave
Exemple 19.6 (Fort, c’est un grand tremblement)
Pince doucement un élastique tendu : un petit flou, un son faible. Pince-le fort : un large flou, un son fort. Plus la source tremble fort — plus son va-et-vient est ample — plus le son est fort. Observe aussi les grains de riz : une petite tape les fait frissonner, un boum puissant les projette en l’air.
Exemple 19.7 (Aigu et grave)
Tends un élastique sur une boîte ouverte et pince-le ; puis pince-le en son milieu et fais vibrer la moitié la plus courte : le son devient plus aigu, comme un pépiement d’oiseau. Ce qui est court, tendu et fin tremble plus vite et chante aigu ; ce qui est long, lâche et épais tremble plus lentement et chante grave. Voilà pourquoi la petite flûte pépie et le gros tuba gronde — et pourquoi la corde la plus fine de la guitare est celle qui chante le plus aigu.
Remarque 19.8 (Protège le petit tambour de ton oreille)
Au fond de ton oreille, une minuscule peau — plus fine que du papier — tremble à chaque son qui arrive, exactement comme le tambour aux grains de riz. Les sons trop forts la secouent trop violemment : une musique très forte, des machines, des feux d’artifice peuvent l’abîmer pour toujours, et elle ne repousse pas. Bouche-toi les oreilles près d’un bruit fort, et ne crie jamais dans l’oreille de quelqu’un — les oreilles n’ont pas de paupières.
19.3 De la source à l’oreille
Exemple 19.9 (Le voyage d’un applaudissement)
Un camarade tape dans ses mains à l’autre bout de la cour. Le claquement fait trembler l’air ; le tremblement s’étale dans l’air dans toutes les directions, comme les ronds autour d’un caillou jeté dans un étang ; une partie atteint ton oreille et fait trembler sa petite peau — et tu entends le claquement. Source, voyage, oreille : tous les sons que tu as entendus dans ta vie ont fait ce trajet. À quelle vitesse se fait le voyage, et qu’est-ce qu’il peut traverser ? Le chapitre sur le son de l’an prochain s’attaque exactement à ces questions.
19.4 Exercices
Exercice 19.1 ★
Qu’est-ce qu’une vibration ? Nomme la partie qui vibre dans : une guitare ; un tambour ; ta voix ; une mouche qui bourdonne.
Solution
Solution de Exercice 19.1.
Un tremblement de va-et-vient très rapide. Guitare : la corde pincée. Tambour : la peau frappée. Voix : les deux petits replis de la gorge. Mouche : ses ailes qui battent.
Exercice 19.2 ★
Dans l’expérience du riz, que prouvent les grains qui sautent au sujet d’une peau de tambour qui sonne ?
Solution
Solution de Exercice 19.2.
Qu’une peau qui sonne est une peau qui tremble : les grains sautent parce que la peau sous eux monte et descend très vite — même lorsque c’est un simple cri, et non un contact, qui la met en branle.
Exercice 19.3 ★
Pourquoi saisir une cymbale qui résonne la fait-il taire aussitôt ? Quelle loi du chapitre est à l’œuvre ?
Exercice 19.4 ★
Pour que l’élastique sonne plus fort, que changes-tu à ton pincement ? À quoi ressemble alors le flou de l’élastique ?
Solution
Solution de Exercice 19.4.
Pincer plus fort : l’élastique oscille plus largement — un flou plus large — et le son est plus fort. Plus grand tremblement, plus grand son.
Exercice 19.5 ★
Qu’est-ce qui chante le plus aigu : la moitié courte pincée ou l’élastique entier ? La petite flûte ou le gros tuba ? La corde la plus fine ou la plus épaisse de la guitare ?
Solution
Solution de Exercice 19.5.
La moitié courte pincée ; la petite flûte ; la corde la plus fine. Ce qui est court, petit et fin tremble plus vite et chante plus aigu.
Exercice 19.6 ★
Fredonne avec les doigts sur la gorge, puis arrête de fredonner. Que sentent tes doigts, et à quel moment exactement la sensation s’arrête-t-elle ?
Solution
Solution de Exercice 19.6.
Ils sentent un bourdonnement — les replis de la gorge qui vibrent. Le bourdonnement s’arrête à l’instant où le fredonnement s’arrête : pas de vibration, pas de son.
Exercice 19.7 ★
Raconte en trois étapes le voyage d’un claquement de mains, des mains de ton camarade jusqu’à ton oreille.
Exercice 19.8 ★
Pourquoi faut-il tenir les sons très forts loin des oreilles ? Quel minuscule élément de l’oreille est en danger, et à quoi ressemble-t-il, dans ce chapitre ?
Solution
Solution de Exercice 19.8.
Les sons très forts secouent la minuscule peau de l’oreille — le tambour à grains de riz de l’oreille, plus fin que du papier — assez violemment pour l’abîmer pour toujours ; elle ne repousse jamais.
Exercice 19.9 ★
Le peigne d’une boîte à musique a des dents de longueurs différentes. Quelles dents jouent les notes aiguës et lesquelles les notes graves ? Réponds avec la règle de Exemple 19.7.
Solution
Solution de Exercice 19.9.
Les dents courtes jouent les notes aiguës, les dents longues les notes graves : ce qui est court tremble plus vite et chante plus aigu.
Exercice 19.10 ★★
Verse de l’eau dans une bouteille en verre et souffle en travers du goulot : un hululement ! Ajoute de l’eau et souffle de nouveau : le hululement devient plus aigu. Qu’est-ce qui tremble pour produire ce son — le verre, l’eau, ou l’air à l’intérieur ? Sers-toi de la règle « court, donc aigu » pour défendre ta réponse.
Solution
Solution de Exercice 19.10.
C’est l’air à l’intérieur de la bouteille qui tremble — ton souffle le fait frissonner. Ajouter de l’eau laisse une colonne d’air plus courte au-dessus de l’eau, et ce qui est court chante aigu : voilà pourquoi le hululement monte. Si le verre lui-même était le chanteur, ajouter de l’eau ne changerait presque pas la note.
Exercice 19.11 ★★
Maya dit : « Quand la télévision est en sourdine, l’écran bouge quand même — le mouvement tout seul doit donc faire du son. » Sers-toi de Définition 19.2 et de l’expérience du riz pour expliquer quel genre de mouvement fabrique du son, et pourquoi les images d’un écran n’en font aucun.
Solution
Solution de Exercice 19.11.
Le son a besoin d’une vibration : un tremblement de va-et-vient assez rapide pour secouer l’air, comme la peau de tambour qui faisait danser le riz. Les images d’un écran en sourdine changent, mais rien là-dedans ne fait trembler l’air — des couleurs qui changent ne secouent rien, et il n’y a donc rien qu’une oreille puisse attraper.