Production d un son par les instruments de musique

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1 Producion d un son par les insrumens de musique ACTIVITÉ 1 : Recherche documenaire : Les foncions d un insrumen de musique Objecif : découvrir commen les insrumens de musique acousique peuven remplir leurs foncions : produire un son à l aide d un sysème mécanique e le rendre audible à quelques mères de disance. Hornbosel e Sachs, en 1914, on éabli une classificaion qui regroupe les insrumens en foncion de la manière don le son es produi. 1. En uilisan le sie : hp:// rechercher les caégories principales de cee classificaion. (Nous ne enons pas compe des élecrophones) 2. Compléer le ableau ci-dessous. Caégories de la classificaion de Hornbosel e Sachs Exemples d insrumen (3/caégorie) Oscillaeur mécanique (ou exciaeur) responsable de la vibraion 3. Rechercher la significaion des mos e expressions suivans e les associer aux insrumens précédens : corde froée, corde pincée, corde frappée, caisse de résonance, embouchure, uyau sonore, biseau, anche. Vous pouvez vous aider du sie précéden ou de celui-ci : hp://sol.ircam.fr/insrumens/insrum.hml 4. Pour que l insrumen émee un son d inensié accepable, il fau que l énergie de vibraion de l exciaeur soi ransmise efficacemen à l air environnan. On di qu il y alors couplage enre l exciaeur e l air. Par quel inermédiaire ce couplage es-il assuré pour : un insrumen à corde? un insrumen à ven? une guiare élecrique? 5. Quelles son les deux foncions que doi remplir un insrumen de musique pour qu il émee un son?

2 ACTIVITÉ 2 : Composiion d un orchesre e quelques noions concernan les «son» e leur producion 1. Qu es-ce qu un «orchesre»? 2. Donner les rois familles d insrumens e deux exemples pour chacune des familles. Famille des insrumens à.. Famille des insrumens à Famille des insrumens à. 3. Commen son disposées les différenes familles d insrumen dans un orchesre symphonique e sur quel principe? 4. Nommer l insrumen qui donne le «la» de référence dans un orchesre e préciser pourquoi ce choix. 5. Donner les grandes «éapes» expliquan la producion d un son par un insrumen de musique e la percepion de ce son par l oreille humaine. 6. Indiquer la fréquence du «do2» :.. ; Indiquer la fréquence du «la3» : Indiquer quelle es la noe la plus «aigue» : 7. Pourquoi les sons émis par deux insrumens différens jouan la même noe ne son-ils pas perçus de la même façon? 8. Compléer la phrase : un «son» es composé 9. Indiquer le nombre d harmoniques dans les noes jouées par une flûe : Indiquer le nombre d harmoniques dans les noes jouées par une clarinee : 1. Indiquer le nombre de «do» figuran sur un piano : 11. Indiquer la essiure d un piano : ; Indiquer la essiure d une conrebasse : 12. Indiquer les grandes «éapes» expliquan la producion d un son par un violon lorsque l on froe une corde à l aide d un arche. 13. Quel es le rôle des doigs du violonise? 14. Indiquer les grandes «éapes» expliquan la producion d un son par une rompee lorsque l on souffle dans l embouchure. 15. Indiquer la essiure d une rompee : 16. Quelle es la différence fondamenale enre un «bois» e un «cuivre»?

3 ACTIVITÉ 3 : Producion d un son Produire un son avec une guiare Faire vibrer la plus grosse corde d une guiare.! Quel es l aspec de la corde après l avoir lâchée? Produire un son avec un diapason Placer un pendule simple en conac avec une des branches d un diapason. Frapper le diapason.! Quel es le mouvemen du pendule simple? Que peu-on en conclure pour le diapason? Poser le diapason sur sa caisse de résonance e le frapper à nouveau. Comparer les sons émis par le diapason seul e par le diapason équipé de sa caisse de résonance.! Quel es le rôle de la caisse? ACTIVITÉ 4 : Analyse d un son On se propose d éudier des sons musicaux émis par rois insrumens différens : le diapason, la flûe soprano e la guiare. Un microphone perme de ransformer le signal sonore en signal élecrique. Le microphone es relié au sysème d acquisiion de l ordinaeur. Le logiciel «acquisonic» perme l acquisiion puis le raiemen du signal. Enregisrer le son d un diapason Émere un son à l aide d un diapason e l enregisrer (après avoir paraméré le logiciel comme indiqué ci-conre, démarrer l acquisiion). Mesurer la période (en cochan la case graduaion(s)) puis éablir le specre sonore (dans la barre de menus, «Eude du signal» puis «specre».! Commen qualifier le signal correspondan au diapason? Quelle es sa période? En déduire la fréquence du son. Quelle informaion es fournie par le specre sonore? Enregisrer le son d une flûe soprano Jouer un mi4 avec une flûe e l enregisrer. Mesurer la période du son puis éablir le specre sonore. Jouer une noe plus aiguë e procéder de même.! Les signaux acquis à parir de la flûe son-ils périodiques? Quelle es leur période? En déduire la fréquence des sons? Quelle es la grandeur physique caracérisan la haueur d une noe? À quoi correspond la première fréquence du specre sonore? Enregisrer le son d une guiare Jouer un mi4 avec une guiare e l enregisrer.! Les mi4 acquis à parir de la flûe e de la guiare son ils ideniques? Quels poins communs enre les signaux l observaion du specre sonore fourni-elle? Qu es ce qui disingue ces deux mêmes noes de musique?

4 Producion d un son par les insrumens de musique Producion d un son par un insrumen de musique Les insrumens de musique possèden ous une surface qui vibre associée à un sysème assuran le couplage avec l air. Illusraion par un sysème simple diapason Pour qu un insrumen de musique produise un son il doi remplir deux foncions : vibrer e émere. Dans de nombreux cas d insrumens réels ces foncions son indissociables. Domaine de fréquences audibles L oreille humaine es sensible aux sons don la fréquence es comprise enre 2 Hz e 2 Hz. En dehors de ce inervalle de fréquence, le son es inaudible. Sensibilié de l oreille son de fréquence f diapason avec caisse de résonance son de fréquence f Pour que l oreille perçoive un son dans le domaine audible, l inensié sonore I doi êre elle que : 1-12 W / m! < I < (1 à 1) W / m! où I = 1-12 W / m! (l inensié de référence) es considéré comme la limie de sensibilié de l oreille. La borne supérieure de l inensié sonore correspond à une desrucion de l oreille. Le niveau sonore L es lié à l inensié sonore I par une échelle logarihmique :! L = 1 log I $ # & " % I [ L ] = décibel acousique dba Cee noion physiologique quanifie la sensaion sonore : lorsque l inensié sonore es mulipliée par 2, le niveau sonore es augmené de 3 dba. La valeur de 9 dba es considérée comme le seuil de danger. Une exposiion prolongée à des niveaux sonores supérieurs enraîne des dégradaions irréversibles de l audiion. Haueur d un son e fréquence fondamenale y 3 * sin (3*) 3 ème harmonique y sin (5*) 5 ème harmonique 8 * sin () fondamenale Cee superposiion des modes de vibraion produi une vibraion périodique complexe don la fréquence es égale à celle du mode fondamenal. Le mahémaicien Joseph Fourier a monré que la réciproque es égalemen vrai : oue foncion périodique de fréquence f peu-êre décomposée en une somme de foncions sinusoïdales de fréquences f, 2f, 3f, (son specre). Par conséquen, la haueur d un son musical dépend de sa fréquence fondamenale. Elle es la qualié qui disingue un son aigu d un son grave. Lorsqu une noe a une fréquence double d une aure, on di qu elle es à l ocave. 8 * sin () + 3 * sin (3*) + sin (5*) son complexe Timbre Deux sons de même haueur émis par deux insrumens différens son perçus différemmen par l oreille. Ils se différenien par leur imbre.

5 Exemples ension du signal donné par le microphone ension du signal donné par le microphone 2 1,5 1,5 rompee ampliude relaive * f De manière générale, on écri : f n = n.f 1 2,5 2 1,5 1,5 clarinee ampliude relaive * f f n es la fréquence de l harmonique de rang n e f 1 la fréquence du fondamenal (ou du premier harmonique). La fréquence e l ampliude de chaque harmonique conribue au imbre d un son musical. Le imbre perme de différencier deux noes de même haueur jouées par des insrumens différens. Un son comporan un seul harmonique es appelé son pur. Un son comprenan fondamenal e harmoniques es appelé son complexe, il n es pas sinusoïdal. Evoluion d un son musical Le son d un insrumen évolue dans le emps. On disingue différenes phases : l aaque la libéraion le susain la descene " duran l'aaque, l exciaeur agi sur le sysème vibran " la libéraion marque la fin de l acion de l exciaeur " le susain es la période duran laquelle le son es le plus présen mais des harmoniques peuven s'éeindren " duran la descene, le signal e noammen le fondamenal s'éein Gamme empérée Une gamme es une suie de noes de musique dans une ocave. La gamme uilisée en occiden e de nos jours es la gamme empérée. Elle es divisée en 12 inervalles (appelés demi-ons). On passe d une noe à une aure, un demi-on plus hau, en muliplian la fréquence par Pour un on, on muliplie par 6 2. * 6 2 * 12 2 Noe do ré mi fa sol la si do Inervalle 1 on 1 on " on 1 on 1 on 1 on " on