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1 / 18 Un haut-parleur et une colonne d’air Ce haut-parleur émet un son constant dans une colonne d’air, à taille réelle et au ralenti. Les boutons en haut ouvrent huit autres scènes ; les écrans dessous montrent le même son sous forme de signal temporel, de spectre et de spectrogramme.
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01 Un haut-parleur et une colonne d’air Ce haut-parleur émet un son constant dans une colonne d’air, à taille réelle et au ralenti. Les boutons en haut ouvrent huit autres scènes ; les écrans dessous montrent le même son sous forme de signal temporel, de spectre et de spectrogramme.
02 La membrane conique pousse l’air La membrane conique en papier avance et recule comme un piston. Chaque poussée comprime l’air devant elle, et chaque retrait le laisse un peu moins dense.
03 Bobine et aimant Un courant alternatif traverse la bobine mobile, placée dans l’entrefer d’un aimant permanent. La force sur le fil suit le courant : la membrane conique reproduit donc le signal électrique.
04 Compressions et raréfactions Les particules ne font qu’osciller autour de leur propre position. Ce qui s’éloigne du haut-parleur est la succession de couches denses et clairsemées, à 343 m/s dans l’air à 20 °C.
05 Une longueur d’onde La distance d’une couche dense à la suivante est la longueur d’onde : 343 ÷ 440 = 0,78 m. L’air chaud transmet le son plus vite, l’hélium presque trois fois plus vite, et les couches s’écartent en conséquence.
06 Deux sons presque à l’unisson Un second son plus haut de 4 Hz a été ajouté. Les deux ondes passent de l’accord au désaccord de phase : le niveau monte et baisse donc 4 fois par seconde, toutes les 0,25 s.
07 L’échelle des décibels Chaque barre est un son du quotidien, sa hauteur dépendant du niveau en décibels. Dix décibels supplémentaires multiplient l’énergie par dix : 120 dB transportent donc mille milliards de fois l’énergie de 0 dB.
08 Tympan et trois os Le tympan est environ 17 fois plus grand que la fenêtre ovale et les os ajoutent un effet de levier d’environ 1,3. Ensemble, ils augmentent la pression d’environ 27 dB, assez pour déplacer le liquide de la cochlée.
09 Où se place chaque hauteur Déroulée, la membrane basilaire mesure environ 35 mm. Un son crée une onde qui y grandit et culmine en un point : 1 kHz à environ 21 mm de la base. Changez la hauteur et le maximum se déplace.
10 Une corde et ses harmoniques Une corde pincée vibre simultanément à sa fondamentale et à 2, 3, 4 fois cette fréquence. Le point de pincement détermine les harmoniques fortes : pincez au milieu et les paires disparaissent.
11 Tuyaux ouverts et fermés Un tuyau ouvert résonne à chaque multiple de sa note la plus basse. Fermez une extrémité : la note la plus basse descend d’une octave et seuls les multiples impairs restent.
12 Une peau de tambour Une peau ronde a des modes fixés par les fonctions de Bessel. Leurs fréquences valent 1, 1,59, 2,14, 2,30 fois la plus basse, pas des entiers : un tambour simple a donc une hauteur moins définie qu’une corde.
13 Le son d’une source mobile Chaque anneau a quitté l’ambulance à un endroit différent. Devant, les anneaux se resserrent et la hauteur augmente ; derrière, ils s’écartent et la hauteur diminue.
14 Au-delà de la vitesse du son À 440 m/s, l’avion dépasse son propre son. Les anneaux s’accumulent suivant un cône, et l’auditeur n’entend rien avant que le cône ne passe sous forme de bang.
15 Réverbération Après un claquement de mains, le son rebondit dans la pièce et perd une partie de son énergie sur chaque surface. La formule de Sabine donne le temps pour baisser de 60 dB : 2,0 s au Musikverein plein.
16 Ondes stationnaires dans un tube À 858 Hz, exactement cinq demi-ondes tiennent dans le tube de 1 m. L’onde se réfléchit sur elle-même et la poussière de liège se rassemble là où l’air reste immobile, tous les 20 cm.
17 Vitesse dans différents matériaux La même impulsion traverse l’acier en environ 1/17 du temps nécessaire dans l’air. Les matériaux rigides sont rapides ; les gaz lourds comme l’hexafluorure de soufre sont lents.
18 Annuler le bruit Le casque reproduit le bruit inversé. Lorsque la phase est correcte, les deux s’annulent ; un retard de seulement 30 µs est une petite erreur à 100 Hz, mais une grande à 5 kHz.
Enceinte Une boîte en bois fermée aux bords arrondis. Elle empêche l’onde venant de l’arrière de la membrane conique d’annuler celle de l’avant. Haut-parleur d’aigus Un petit dôme de soie pour les notes aiguës. Un dôme léger peut bouger assez vite pour 20 kHz, contrairement à la grande membrane conique. Grille Un cadre couvert d’un tissu fin protégeant les transducteurs. Il laisse passer le son presque sans le modifier et est donc souvent retiré. Châssis et suspension interne Le panier métallique fixant le transducteur à l’enceinte et l’anneau de tissu plissé qui maintient la bobine centrée. Aimant Un aimant annulaire avec des plaques d’acier. Il ménage un entrefer étroit où règne un champ magnétique fort et constant. Bobine mobile Du fil de cuivre enroulé sur un tube en papier placé dans l’entrefer de l’aimant. Le courant qui le traverse fait avancer et reculer la membrane conique. Membrane conique Une membrane conique en papier, légère et rigide. Elle se déplace comme un piston et pousse l’air devant elle. Cache-poussière Le dôme au milieu de la membrane conique. Il empêche la poussière d’entrer dans l’entrefer de l’aimant. Suspension périphérique Le bourrelet en caoutchouc souple autour de la membrane conique. Il lui permet de bouger de quelques millimètres et la ramène en place. Particules d’air Chaque point représente une petite portion d’air. Les couches orange sont comprimées, les couches bleues sont espacées. Graphique de pression La pression de l’air le long de la colonne à cet instant. Les pics se trouvent exactement sur les couches orange. Règle de longueur d’onde Une règle à l’échelle réelle partant de la membrane conique. La barre orange vaut une longueur d’onde : la vitesse du son divisée par la fréquence. Microphone Un microphone de mesure sur trépied. Il reconvertit la pression en tension ; les écrans sous la scène montrent ce qu’il enregistrerait. Échelle des décibels 15 sons représentés par des barres dont la hauteur est proportionnelle au niveau en dB. Cliquez sur une barre pour la sélectionner. Sonomètre Un appareil muni d’une bonnette en mousse. Déplacez-le avec le curseur Distance : en plein air, le niveau baisse de 6 dB chaque fois que la distance double. Limites d’exposition Trois tiges : 80 dB pendant 40 heures par semaine (OMS et UIT), 85 dBA pendant 8 heures (NIOSH), 90 dB pendant 8 heures (règle coréenne). Oreille externe Le pavillon et le conduit auditif, long d’environ 25 mm. Le conduit est un tube fermé par le tympan qui résonne vers 3 kHz. Tympan Une mince membrane de peau conique d’environ 9 mm de diamètre. Les variations de pression dans le conduit la poussent vers l’intérieur et l’extérieur. Osselets Le marteau, l’enclume et l’étrier. Ils agissent comme un levier et transmettent le mouvement du tympan à la fenêtre ovale, bien plus petite. Cochlée Une spirale remplie de liquide d’environ deux tours et demi. À l’intérieur, la membrane basilaire trie le son selon sa hauteur. Membrane basilaire déroulée La membrane dessinée droite et 20 fois plus longue. Les aigus culminent près de la base, les graves près de l’apex (formule de Greenwood). Canaux semi-circulaires Trois boucles perpendiculaires entre elles. Elles détectent les rotations de la tête, pas le son. Nerf auditif Environ 30 000 fibres nerveuses transportent les signaux de la cochlée au cerveau. Trompe d’Eustache Un tube reliant l’oreille moyenne à la gorge. Il maintient une pression d’air égale de part et d’autre du tympan. Os temporal L’os du crâne contenant l’oreille moyenne et interne, présenté ici en coupe. Guitare Une guitare à cordes d’acier de diapason 648 mm. La caisse et l’air à l’intérieur transforment le petit mouvement de la corde en son. Corde vibrante Une corde dessinée avec sa forme réelle après pincement : la somme de ses partiels, chacun décroissant à son propre rythme. Tuyau en verre Un tube de taille réelle de rayon 22 mm, ouvert ou fermé à une extrémité. Les points à l’intérieur montrent le mouvement de l’air dans le mode choisi. Tambour Une peau de tambour fixée sur son bord. Les couleurs montrent quelles parties montent et descendent dans le mode choisi. Route Une route droite au 1 : 40. Les véhicules et l’auditeur sont dessinés huit fois plus grands pour rester visibles. Fronts d’onde Un anneau pour chaque crête d’onde, se propageant à la vitesse du son depuis l’endroit où la source se trouvait à son émission. Source mobile Une ambulance ou un avion à réaction au-dessus de 120 m/s. Le curseur de vitesse donne une valeur réelle ; le temps est ralenti huit fois. Auditeur La personne au bord de la route. Le graphique montre la hauteur entendue au passage de la source. Pièce Le sol et trois murs ; le mur proche et le toit sont retirés. L’échelle du modèle est adaptée à l’écran, les nombres concernent la pièce réelle. Sièges et mobilier Les personnes et les sièges rembourrés absorbent beaucoup de son : une salle sonne donc différemment vide et pleine. Panneaux absorbants Des panneaux en tissu. Augmenter le curseur Absorption ajoute des panneaux et raccourcit le temps de réverbération. Particules sonores Chaque point est une portion d’énergie sonore rebondissant sur les murs. Il diminue un peu à chaque rebond, selon l’absorption de la surface. Tube de Kundt Un tube de verre de 1 m de long, fermé aux deux extrémités. À la résonance, un nombre entier de demi-ondes tient à l’intérieur. Transducteur Un petit haut-parleur qui fait vibrer l’air du tube à la fréquence choisie. Poussière de liège Une poussière fine au fond du tube. Elle s’accumule là où l’air bouge à peine (nœuds de déplacement). Panneau d’onde stationnaire Bleu : déplacement de l’air. Orange : variation de pression. L’un est maximal là où l’autre est nul. Pistes de matériaux Huit pistes de même longueur : quatre gaz, deux eaux et deux métaux. L’étiquette donne la vitesse à la température actuelle. Impulsions sonores Une impulsion par piste, toutes lancées ensemble. Chacune traverse à la vitesse du son dans son matériau. Conduit vocal Un tube de 17 cm fermé au niveau des cordes vocales. Ses résonances façonnent les voyelles et augmentent dans l’hélium. Casque Un casque fermé. Les coussinets bloquent bien les hautes fréquences ; les graves passent, et c’est ce que traite l’électronique. Microphones et transducteur Un microphone extérieur capte le bruit, un second à l’intérieur vérifie ce qui reste, et le transducteur reproduit l’antibruit. Trois ondes Gris : le bruit. Bleu : l’antibruit. Orange : leur somme, ce qui atteint l’oreille.
