TPE : mesure d'ondes sonores

[invitee7cdd645]

Bonjour,
Je suis élève en Première S et dans le cadre des TPE, nous avons choisi de parler des ondes sonores. Etant donné que nos connaissances sont très limitées, on souhaite faire quelque chose de simple, c'est pourquoi notre problématique est la suivante : Comment une guitare émet-elle des sons différents ?
En fait, on aimerait savoir s'il était possible de mesurer les ondes sonores émises par les cordes d'une guitare à l'aide d'un osciilloscope. Et si c'est possible pourriez vous nous expliquer concrètement la démarche à suivre. Voilà, et sinon est-ce que vous pensez que c'est une expérience simple à réaliser ?

Bon bah voilà, je vous remercie d'avance !
à+
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[invite4722a3f8]

Salut !

Comment une guitare émet-elle des sons différents ?

Si je comprend bien ta question, tu veux savoir pourquoi en pinçant la corde à des endroits différents, on obtient des sons différents ... (corrige moi si c'est pas ça ... )

Ceci va être une explication assez grossière ... (mais sans être vulgaire )
Eh bien en fait Pythagore il y a bien longtemps avait remarqué que la longueur de la corde que l'on faisait vibrer avait une influence sur le son. C'est à dire en fait qu'elle joue sur la fréquence émise et par conséquent sur la note.

Je te rassures ... depuis Pythagore on a fait des progrès (quoique ça ne soit réellement que depuis la fin 19ème début 20ème (si ma connaissance en histoire des sciences me joue pas des tours )
Et donc il y a une formule qui relie la longueur de la corde à la fréquence (je pourrais éventuellement te la donner ....)

Quoi qu'il en soit, l'endroit de la corde sur lequel tu "appuie" détermine la longueur de corde que tu fait vibrer.

Voilà pour une corde. Maintenant il faut savoir qu'un autre paramètre est la masse linéique de la corde. En d'autres termes c'est la masse de corde par unité de longueur. Et pour essayer d'être encore plus clair ça dépend, entre autre, du diamètre de la corde.

Pour résumer, le son que tu vas emmetre avec la guitare dépend de la grosseur de la corde et de l'endroit ou on la pince .

(Ici, je viens de relire ton message et je m'apperçois que je répond pas vraiment à ta question parce que tu savais sans doute déjà tout ça ... désolé)

En fait, on aimerait savoir s'il était possible de mesurer les ondes sonores émises par les cordes d'une guitare à l'aide d'un osciilloscope.

Pour ça, la première mesure qui me vient à l'esprit pourrait être une mesure de la fréquence émise par l'instrument à l'aide de l'oscilloscope.

Il suffirait de relier un microphone à l'oscillo et de récupérer le son émis par la guitare. De là, mesurer la période du signal vous ramènera à la fréquence via f=1/T et ensuite à la note directement (c'est tout à fait faisable, par exemple la fréquence du La3 est de 440 Hz).

Cela dit, je ne sais plus trop la forme qu'aura le signal et il est possible qu'il ne soit pas évident à analyser. Mais je pense que si vous utilisez un médiator, vous aurez un signal triangulaire et ça marchera peut être.

Et si ça donne des pas trop mauvais résultat vous pourriez illustrer une méthode pour accorder la guitare en mettant par exemple en voix 2 de l'oscillo le signal émis par un diapason (Du coup il vous faudra vraisemblablement un oscillo à mémoire) afin de superposer le son du diapason au son de la guitare.

Et il suffit d'ajuster la guitare pour avoir les 2 signaux en phase. Et une fois que c'est en phase (que les signaux se superposent), la corde est accordée.

La mise en place est assez simple ... mais je suis pas très très sûr que les résultats soient exploitables ...

Vous pourriez aussi parler de l'intensité sonore et faire une mesure toute simpe à l'aide d'un decibelmètre.

Ou parler du timbre du son qui permet de distinguer différents intruments même si ils jouent la même note, mais là, la théorie est assez complexe et je ne vois aucune expérience simple pour illutrer ça, a part une analyse du signal à l'aide d'un ordinateur et d'un logiciel adapté.

Il n'y a pas d'autre expériences qui me viennent à l'esprit mais ça va ptetre venir

Je vais finir par conclure .... normalement dans le programme de terminale S vous trouverez un chapitre consacré aux ondes acoustiques, ça vous aidera sûrement.

Quand à moi, je pense pouvoir vous aider sur certains trucs si ça coince puisque j'ai fait un TER (un TPE un peu amélioré ) l'année dernière sur l'acoustique et donc n'hésitez pas ...

Et il n'y a pas que moi (et heureusement ils pourront corriger mes erreurs ) ...

Sur ce ... Bonne nuit

Belgarion.

[invitee7cdd645]

Merci beaucoup pour ton aide.
En fait, j'me demande s'il vaudrait pas mieux que j'laisse de côté une bonne part de toute la théorie sur les ondes sonores pour le TPE parce que ça me semble bien compliqué et en plus, j'ai l'impression que ça va faire plus exposé qu'autre chose... Enfin, j'pense que parler vite fait des ondes sonores ça peut suffire, sans entrer en détail. Sinon pour l'expérience, le problème surtout c'est qu'il ne nous reste qu'une seule séance de TPE pour tout mettre en place... En fait, je ne me suis jamais servie d'un oscilloscope (et j'avoue que j'suis pas vraiment douée lol) et je ne sais pas vraiment de quel matériel ils disposent... Enfin bref, plus j'y cogite plus j'me dis que c'est compliqué lol.

[invitee7cdd645]

Euh j'ai une question toute bête à poser... Est-ce que tu crois qu'avec un simple logiciel pour éditer de la musique, on peut mettre en évidence la différence de fr'équence de 2 notes ?

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite4722a3f8]

Salut !

le problème surtout c'est qu'il ne nous reste qu'une seule séance de TPE pour tout mettre en place...

Effectivement ça me semble un peu court :?

ouais effectivement, un TPE ne doit pas être un exposé ni être trop théorique et je pense que la partie praitique sera plus imortante. Surtout qu'en y réfléchissant l'étude des ondes sonores est pas évidente ...

Euh ... en ce qui concerne une exploitation informatique, je ne pense pas que vous puissiez faire ça pour plusieurs raisons :

1)Il existe plusieurs moyens de représenter un spectre sonore et dans plusieurs d'entre elles le fait d'avoir 2 signaux qui se ressemblent ne veut pas dire qu'on a la même note. Et vice versa, 2 signaux peuvent ne pas se ressembler et correspondre à la même chose.

2)Je parlais de logiciels particuliers qui utilisaient la décomposition en série de fourier pour mettre en évidence les différentes harmoniques, responsables du timbre du son dont je parlais plus haut. C'est d'une part quelque chose que vous ne devez pas pas connaitre j'imagine et d'autre part qui nécéssite des logiciels spécialisés qui ne seront sans doute pas simples et qui de plus seront sans doute payants...

Nan pour moi le mieux que vous puissiez faire pour différencier 2 notes c'est en calculant leur fréquence en utilisant l'oscillo comme je l'ai déjà dit : par l'intermédiare d'un microphone. Vous relier le microphone à l'oscillo et vous visualisez le signal. Par mesure de la période vous en déduisez la fréquence.
En jouant une autre note vous aurez sur l'oscillo un autre signal qui aura la même forme mais une période différente donc une fréquence différente ...

CQFD puisqu'une note est caractérisée par la fréquence

A +

[inviteaeeb6d8b]

Ah on parle de musique !!!

Alors pour montrer la différence de fréquence de 2 notes, il y a un truc bien connu des guitaristes (il suffit que vous en ayez un à portée de main)
Harmonique de La sur la 6ème corde et harmonique de mi sur la 5ème corde. Si la guitare n'est pas bien accordée, vous allez entendre (mais il faut bien écouter, ou alors avec un micro !), les ondes se superposer !!!

[invitee7cdd645]

Bonjour et merci de vos réponses !

Pour Belgarion, en fait c'que j'ai téléchargé c'est un logiciel qui permet de donner toutes les fréquences composants un son en fonction de leur valeur en décibels. Pour ce qui est de la décomposition de Fourier, j'ai pas trop compris en quoi ça consistait, y'avais une formule de maths un peu compliquée alors je sais pas vraiment si j'vais en parler lol
Sinon c'est sur que ce serait plus simple avec un osciloscope mais n'étant pas sûre de si ça peut se faire ou pas j'préfère voir si on a pas d'autres solutions.


Pour Romain29, j'ai pas vraiment compris ce que tu dis lol. Mais en fait c'est peut-être parce que je joue pas de la guitare... Et j'voulais te demander en quoi le fait que les ondes se superposent montrent la différence de fréquence ?

Voilà, voilà encore merci d'avoir répondu !

à+

[invite4722a3f8]

Salut !

c'est quoi ce logiciel si je suis pas trop indiscret ?

Et que fait il ? tu peux par exemple enregistrer un son et lui il va te sortir toutes les fréquences qui le composent et en plus te donner leur intensité sonore ( les décibels) ?

Si c'est le cas ça peut être pratique oui .... mais pas forcément pour un TPE , enfin je peux pas trop dire puisque de mon temps ça n'existait pas ^^.

Et moi je pense qu'il serait préférable et sans doute plus intéressant de voir ce que ça donne avec l'oscillo ... Peut être pouvez vous en parler avec votre prof de physique.

Je pense que Romain29 voulait parler du phénomène de battement. C'est à dire en fait la superposition de 2 ondes de fréquences très proche.
Quand on joue 2 notes elles vont toujours se superposer ça c'est inévitable. Mais là c'est un cas particulier.

Ici pour la guitare, le La de la 6ème corde (5ème case) et le La de la cinquième corde (jouée à vide) sont à la méme fréquence si la guitare est bien accordée. Si ce n'est pas le cas et que la différence de fréquence entre les 2 notes est très petite (de l'ordre de 1 Hz) on peut entendre un bruit caractéristique du battement (que je ne saurais décrire car moi j'utilise une guitare électrique et un accordeur électronique [ce dont j'ai un peu honte, j'avoue, mais que je trouve super pratique ] mais où l'on perçoit bien deux sons différents).
Et d'ailleurs pour les guitares ce n'est pas valable uniquement pour la 6ème et la cinquième corde. A chaque fois, la cinquième case pour une corde et la note à vide de la corde située juste en dessous correspondent à la même note. Ce qui permet de vérifier le La, le Ré, le Sol, le Si et le Mi.
Bref, tant que l'on perçoit cette différence de fréquence, la guitare est désaccordée Il suffit alors de les régler en tendant une des cordes ou en la détendant un peu jusquà ne percevoir qu'un seul son.

Voilà.

Je pense que c'est cela. Le phénomène de battement je suis sûr que c'est ça. Mais maintenant j'ai un doute (quoique très léger)... est ce bien cela qui est mis à profit pour accorder la guitare (et pas que les guitares d'ailleurs) ?

Je pense avoir fait de mon mieux pour t'aider et je continue à surveiller le forum pour tes éventuelles prochaines questions.

A +

Belgarion