accoustique: resonnateur et energie

[cicindelle]

Bonjour
Je cherchait à comprendre les phénomènes mis en jeu avec un cube creux qui servirait de caisse de résonance.
Le cube serait mis en mouvement par un diapason posé dessus.
J'ai des idées mais très brouillonnes pouriez vous m'aider ?

Je cherche à m'expliquer:

1. pourquoi le cube creux transmet il mieux à l'air la vibration du diapason ?
   (Mon explication analogique est que le cube grâce a sa fréquence de résonance propre et les harmoniques associées, peut contenir des ondes dont les réflexions dans le cube sont en phase et donc s'auto renforcent)
2. Pourquoi cet effet de résonateur a t'il lieu a toutes les fréquences ?
   (ma tentative de réponse: les harmoniques du cube permettent de restituer d'autres fréquences que la fréquence de résonance du cube et deplus aux alentours de la fréquence de résonance, les oppositions de phase sont faibles entre les réflexions du son dans le cube et la résultante globale et un son amplifié.)
3. Que ce passe t'il si les parois du cube sont réalisé dans un second matériaux plus léger ?
   (je pensait que l'énergie mise en jeu pour mobiliser les parois serait plus faible et que donc le son entendu par l'oreille serait plus élevée)
4. Si l'on réalise une ouverture dans le cube que se passe t'il ?
   (je me disait que la surpression a l'intérieur du cube peut s'évacuer, et que donc l'amplitude des mouvement vibratoires devient plus grande (comme l'energie de pression emmagasinnée dans le cube reste constante, il n'y a pas de transfert depuisl'energie cinetique des paroi vers une energie de pression dans le cube) et que donc le son ressenti serait plus fort)

C'est ecrit en petit chinois, j'espère que vous n'aurait pas de problème a comprendre l'idée.
Merci de votre aide
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[LPFR]

Bonjour.
En réalité le plus probable est que le cube n'agisse pas comme résonateur. Il ne peut le faire que si la fréquence du diapason coïncide avec une des fréquences propres du cube. Or la fréquence la plus basse de l'air dans le cube correspond à la diagonale principale égale la une demi-longueur d'onde. Pour un la (440 Hz), la demi-longueur d'onde est de 38,6 cm. Bon, pourquoi pas? Mais c'est un gros cube.

En réalité, en dehors des fréquences de résonance, le rôle du cube est celui d'une table d'harmonie: améliorer le couplage acoustique entre le diapason et l'air. L'oscillation dure moins longtemps, mais le niveau du son est meilleur.

Un diapason oscille de la façon suivante: les branches se rapprochent et s'éloignent et le pied oscille longitudinalement avec une amplitude beaucoup plus faible. Quand on appuie le diapason sur une surface plane, celle si se met à vibrer, forcée par le pied du diapason, la surface vibrante qui transmet les vibrations à l'air augmente considérablement, et le son transmis à l'air augmente en conséquence.

Le cube n'a pas besoin d'être un cube. Seule la surface principale joue un rôle important. Une surface sur quatre pattes suffirait (mais c'est moins esthétique).

Dans les instruments à cordes, les modes propres de la table d'harmonie (et non de l'air à l'intérieur du corps) nuancent l'amplitude des vibrations, ce qui peut donner des bons et de mauvais instruments.
Au revoir.

[cicindelle]

Donc si je te suis bien, pour un instrument à corde, la forme creuse 3d ne correspond physiquement qu'à un moyen d'augmenter la surface d'interaction avec l'air sans augmenter l'encombrement de l'instrument.

En ce qui concerne le fait de remplacer le matériaux de mon cube, ou plutôt ma planche donc, par un matériaux plus léger : le son transmis à l'air sera t'il plus fort ?
Ou faut'il simplement que le matériaux aie moins de resistance interne, soit plus élastique, pour que le son soit plus fort ?

[LPFR]

Bonjour.
En principe un matériau de même rigidité mais moins dense, vibrerait avec une plus grande amplitude et le son serait plus fort. Mais augmenter le niveau du son a aussi l'inconvénient de diminuer la durée du son: le diapason s'amortit plus vite, car l'énergie totale est toujours la même: celle de départ.
Au revoir.

[A voir en vidéo sur Futura]