Son musical
Il sera tenu compte de la qualité de la rédaction et de la rigueur concernant les unités et les formules.
L’usage de la calculatrice est autorisé. Durée : 2 heures
EXERCICE I.
Laura s’intéresse au son émis par un diapason. Pour cela, elle place un microphone M1 à une distance d = 20,0 cm du diapason. L’appareil transforme le signal sonore en signal électrique et le transmet à une interface d’acquisition. Laura obtient alors le signal ci-contre sur l’écran de son ordinateur.
A. Analyse de la courbe (/4)
1. Ce son est-il pur ou complexe ? Justifier. (/1)
2. Cette courbe permet-elle de déterminer la période spatiale ou la période temporelle de l’onde ? Justifier. (/1)
3. Déterminer la valeur de cette période de la manière la plus précise possible, en expliquant votre méthode. (/1)
4. Quelle est la fréquence de ce signal ? (/1)
B. Longueur d’onde et célérité des ondes sonores dans l’air(/5)
5. Donner la définition de la longueur d’onde d’un signal. (/1)
6. Laura dispose d’un deuxième microphone M2, initialement placé à côté du premier, de sorte que les deux microphones reçoivent des signaux en phase. Elle recule alors progressivement le microphone M2 jusqu’à ce que les signaux soient à nouveau en phase. Elle itère l’opération jusqu’à compter quatre positions pour lesquelles les courbes sont à nouveau en phase. La distance D entre les deux microphones est alors de 3,00 m.
7. Déterminer la valeur de la longueur d’onde de ce signal. (/1)
8. En déduire la célérité des ondes sonores dans l’air. (/2)
9. En repositionnant le microphone M2 à 1,88 m derrière le microphone M1, comment seraient les signaux 1 et 2 l’un par rapport à l’autre ? Justifier. (/1)
C. Analyse spectrale (/6)
10. Représenter l’allure du spectre en fréquences du son émis par ce diapason. (/2)
11. Laura analyse maintenant le son émis par une corde de guitare, à la même fréquence fondamentale que celle du diapason.
12. Quel caractère physiologique est