TS Spécialité physique : ONDES SONORES ET SPECTRES
I/Ecoute et visualisation de quelques sons :
A partir du dossier SPE/Son du bureau de l'écran de l'ordinateur lancer (double-click) le logiciel WAVER .
Mettre le casque connecté à l'ordinateur sur les oreilles .
a)La 2 flute:
* CHARGER /La2flute
Q1)Reproduisez sur votre copie l'allure de deux périodes du signal. Cliquer sur "Ecouter Wav" pour écouter le son .
*Exporter (click) : une fenêtre s'ouvre et en bas à gauche de l'écran sont données les caractéristiques de l'acquisition sonore .
Q2)En dessous de la courbe ,sur votre copie, indiquez les caractéristiques de l'acquisition sonore .
* En maintenant le bouton gauche de la souris , isoluer un peu plus d'une période du signal, comme indiqué sur la figure ci-contre . Lacher le bouton et cliquer "Oui" (période isolée) après l'ouverture d'une nouvelle fenêtre .
En bas à gauche de l'écran apparaît le spectre du signal :
Chaque "bâton" correspond à une fréquence .
Q3)En utilisant la souris , déterminer la fréquence correspondante à chaque " bâton" . En affectant 10 à la hauteur du bâton de la plus grande taille , donnez un ordre de grandeur de la taille (amplitude) de chacun des autres batons . Reproduisez le tableau ci-dessous sur votre copie et complétez le .
| fréquence (Hz) | 223 | 446 | |||
| Amplitude | 10 | 5 |
b)La 3 flute :
*CHARGER La3flute
Reprendre les questions du paragraphe précédent et y répondre : Q4 , Q5 , Q6
c)La 3 orgue , La 3 pur
Pour chacun des deux sons répondre aux questions des paragraphes précédents : Q7 à Q12
II/"Construction" d'un son à partir de son spectre:
Nous allons "construire des sons à partir de leurs spectres .
a)Son pur :
Un son est pur lorsqu'il n'a qu'une seule composante spectrale .
*Cliquer sur l'onglet "Mode libre"
Avec la souris , "construire" le spectre , constitué d'un seul "bâton" : fréquence 440 Hz , amplitude :140 (amener le curseur juste au dessus de la ligne verte de la fenêtre du bas , maintenir enfoncé le bouton gauche de la souris et déplacer le curseur vers le haut )
Q13)Représentez sur votre copie le spectre et le signal .
Q14)Ecoutez le son en cochant la case M/A .
b)La clarinette :
Construire le spectre dont les caractéristiques sont données dans le tableau suivant :
f(Hz) |
440 |
880 |
1320 |
1760 |
2200 |
2640 |
3080 |
4060 |
4400 |
A |
80 |
20 |
140 |
70 |
110 |
5 |
50 |
20 |
15 |
Q15)Ecouter le son
Q16)Représentez sur votre copie , le spectre et le signal .
c)La trompette :
f(Hz) |
440 |
880 |
1320 |
1760 |
2200 |
2640 |
3080 |
3520 |
4060 |
A |
40 |
150 |
100 |
100 |
20 |
50 |
20 |
20 |
20 |
Q17)Ecouter le son
Q18)Représentez sur votre copie , le spectre et le signal
Quittet le logiciel Waver
III/Je construis mathématiquement le signal :
a)L'expression mathématique du signal :
A partir du dossier Regressi du bureau de l'écran de l'ordinateur lancer (double-click) Regressi .
*Fichier/nouveau/simulation
*Sélectionner la fenêtre "Mesures" 
et l'onglet
"Expressions"
Choix des variables : compléter la fenêtre : (laisser vierge la case "Delta")
Pour ce signal :
F1= 440 Hz est le fondamental
F2 = 880 Hz est le deuxième harmonique (F2=2F1)
F3 = 1320 Hz est le troisième harmonique .
*Cliquer sur le bouton "Mise à jour " 
(deux
fois si nécessaire , jusqu'à ce qu'il disparaisse)
*Click "Graphe" 
pour visualiser le signal
Q19)Représentez sur votre copie le signal et écrivez son expression mathématique .
b)Ecouter le son :
*Activer la fenêtre "Mesures"
*Remplacer Maxi :1 par Maxi :10 (cela permet d'augmenter la durée du son)
*Cliquer sur le bouton "Mise à jour "
*Activer la fenêtre "Graphe "
*Click sur le bouton (barre supérieure) 
*Lancer l'écoute 
(on pourra cocher la case "En
boucle" - décocher por arrêter le son)
c)Le spectre :
*Activer la fenêtre "Spectre" 
*Click 
("Rectangle")
Q20)Reproduisez le spectre sur votre copie en repérant le fondamental et les harmoniques
Fermer Regressi (Fichier/quitter)
IV/Enregistrement d'un son
A partir du dossier Regressi du bureau de l'écran de l'ordinateur lancer (double-click) Regavi
*Lecture/enregistement d'un fichier WAV
a)Enregistrement :
*Cliquer sur le bouton d'enregistrement 
et produire un son
dans le micro . Ceci étant fait , cliquer sur le même bouton pour arrêter
l'enregistrement .
Noter les différentes parties du signal obtenu . Le signal ci-dessus correspond à un "OU"
b)Ecoute du signal enregistré :
Lancer l'écoute :
Fermer Regavi 
V/Compléments :
a)Timbre
Le timbre dépend :
- des harmoniques
-de l'attaque et l'extinction du son
b)Octave :
* la hauteur du son : elle est mesurée par la fréquence du fondamental
*la note de hauteur f2 (fondamental) est une octave au-dessus de la note f1 (fondamental) si le rapport des fréquences est tel que : f2/f1=2
c)Gamme tempérée
Elle est telle qu'une octave est divisée en 12 demi-tons (le rapport des fréquences entre deux demi-tons est égal à 21/12
VI/Exercices :
*Exercice résolu 1 page 86
*chercher numéros : 1,3,5,8,12,13,19 et 20 page 88 et suivantes
ONDES SONORES ET SPECTRES - Correction :
1/
2/ Courbe y=f(t) de t1=0ms à t2=57ms 8 bits, 11025 ech/s
3/
| fréquence (Hz) | 223 | 446 | 669 | 892 | 2007 |
| Amplitude | 10 | 5 | 2 | 1 | 1 |
4/
5/Courbe y=f(t) de t1=0ms à t2=57ms 8 bits, 11025 ech/s
6/
| fréquence (Hz) | 439 | 878 | 1317 | 1756 | 2195 | 2634 |
| Amplitude | 10 | 8 | 4 | 1 | 0,8 | 0,8 |
7/
8/Courbe y=f(t) de t1=0ms à t2=45ms 8 bits, 11025 ech/s
9/
| fréquence (Hz) | 435 | 870 | 1305 | 1740 | 2175 | 2610 | 3045 |
| Amplitude | 2 | 10 | 9 | 8 | 1 | 0,8 | 0,8 |
10/
11/Courbe y=f(t) de t1=0ms à t2=12ms 8 bits, 22050 ech/s
12/
| fréquence (Hz) | 440 |
| Amplitude | 10 |
13/
spectre : 
signal : 
14/Ecoute du son
15/Ecoute du son "construit" à partir de son spectre .
16/
spectre :
signal :
17/Ecoute du son "trompette"
18/spectre
signal :
19/
y=100*sin(2*p*440*t) + 50 * sin(2*p*880*t) + 100 * sin(2*p*1320*t)
20)le spectre correspondant :
le fondamental est à 440 Hz , harmonique 2 à 880 Hz et harmonique 3 à 1320 Hz