Fréquence et Position dans le Spectre

Fréquence et Position dans le Spectre Sonore

Fréquence et Position dans le Spectre Sonore

Comprendre : Les Sons et leurs Fréquences

Tu entends des sons tous les jours : la sonnerie de l'école, la musique, la voix de tes amis, le chant des oiseaux... Certains sons sont graves (comme un gros tambour) et d'autres sont aigus (comme un sifflet). Cette différence de hauteur est liée à quelque chose qu'on appelle la fréquence du son. La fréquence nous dit à quelle "vitesse" l'air vibre pour produire ce son. On mesure la fréquence en Hertz (symbole : Hz). Plus la fréquence est élevée, plus le son est aigu. L'ensemble de tous les sons qu'on peut entendre (ou même ceux qu'on ne peut pas entendre !) forme le spectre sonore.

Énoncé de l'exercice : Le Concert des Animaux

Imagine un concert un peu spécial avec des animaux comme musiciens ! Chaque animal produit un son avec une fréquence différente.

Fréquences des sons produits par les animaux :

  • Chat (miaou grave) : \(200 \, \text{Hz}\)
  • Chien (aboiement moyen) : \(500 \, \text{Hz}\)
  • Oiseau (chant aigu) : \(2000 \, \text{Hz}\)
  • Grillon (stridulation très aiguë) : \(4000 \, \text{Hz}\)
Schéma : Le Spectre Sonore des Animaux
Fréquence (Hz) → Aigu Grave 🐱 200 Hz 🐶 500 Hz 🐦 2000 Hz 🦗 4000 Hz

Position approximative des sons des animaux sur un axe de fréquences.


Questions à traiter

  1. Quel animal produit le son avec la fréquence la plus basse (le plus grave) ? Quel animal produit le son avec la fréquence la plus haute (le plus aigu) ? Justifie ta réponse en utilisant les chiffres.
  2. Range les fréquences des sons de ces animaux de la plus basse à la plus haute. Écris le nom de l'animal à côté de chaque fréquence.
  3. Un moustique produit un son avec une fréquence d'environ \(1000 \, \text{Hz}\). Sur ton axe imaginaire des fréquences, où placerais-tu le son du moustique par rapport au son du chien et au son de l'oiseau ?
  4. L'oreille humaine peut entendre les sons dont la fréquence est comprise entre environ \(20 \, \text{Hz}\) et \(20000 \, \text{Hz}\). Tous les sons des animaux de la liste (chat, chien, oiseau, grillon) sont-ils audibles par un être humain ? Explique pourquoi.

Correction : Fréquence et Position dans le Spectre Sonore

Question 1 : Sons le plus grave et le plus aigu

Principe :

Un son grave a une fréquence basse. Un son aigu a une fréquence élevée. Il faut comparer les valeurs des fréquences données.

Données des fréquences :
  • Chat : \(200 \, \text{Hz}\)
  • Chien : \(500 \, \text{Hz}\)
  • Oiseau : \(2000 \, \text{Hz}\)
  • Grillon : \(4000 \, \text{Hz}\)
Comparaison :

La plus petite fréquence est \(200 \, \text{Hz}\) (Chat).

La plus grande fréquence est \(4000 \, \text{Hz}\) (Grillon).

Résultat Question 1 :
  • L'animal qui produit le son le plus grave est le chat, car sa fréquence (\(200 \, \text{Hz}\)) est la plus basse.
  • L'animal qui produit le son le plus aigu est le grillon, car sa fréquence (\(4000 \, \text{Hz}\)) est la plus haute.

Question 2 : Rangement des fréquences

Principe :

Il faut classer les fréquences données dans l'ordre croissant (de la plus petite à la plus grande).

Rangement :
  1. \(200 \, \text{Hz}\) (Chat)
  2. \(500 \, \text{Hz}\) (Chien)
  3. \(2000 \, \text{Hz}\) (Oiseau)
  4. \(4000 \, \text{Hz}\) (Grillon)
Résultat Question 2 : Les fréquences rangées de la plus basse à la plus haute sont :
  • Chat : \(200 \, \text{Hz}\)
  • Chien : \(500 \, \text{Hz}\)
  • Oiseau : \(2000 \, \text{Hz}\)
  • Grillon : \(4000 \, \text{Hz}\)

Question 3 : Position du son du moustique

Principe :

Il faut comparer la fréquence du son du moustique (\(1000 \, \text{Hz}\)) avec celles du chien (\(500 \, \text{Hz}\)) et de l'oiseau (\(2000 \, \text{Hz}\)).

Comparaison :

On a : \(500 \, \text{Hz}\) (Chien) < \(1000 \, \text{Hz}\) (Moustique) < \(2000 \, \text{Hz}\) (Oiseau).

Résultat Question 3 : Le son du moustique (\(1000 \, \text{Hz}\)) se situe entre le son du chien (\(500 \, \text{Hz}\)) et le son de l'oiseau (\(2000 \, \text{Hz}\)). Il est plus aigu que l'aboiement du chien mais plus grave que le chant de l'oiseau.

Quiz Intermédiaire 1 : Si on a les nombres 10, 50, et 30. Comment les ranger du plus petit au plus grand ?

Question 4 : Audibilité des sons par l'homme

Principe :

L'oreille humaine entend les sons entre \(20 \, \text{Hz}\) et \(20000 \, \text{Hz}\). Il faut vérifier si les fréquences des animaux sont comprises dans cet intervalle.

Données des fréquences animales et spectre audible humain :
  • Chat : \(200 \, \text{Hz}\)
  • Chien : \(500 \, \text{Hz}\)
  • Oiseau : \(2000 \, \text{Hz}\)
  • Grillon : \(4000 \, \text{Hz}\)
  • Spectre audible humain : de \(20 \, \text{Hz}\) à \(20000 \, \text{Hz}\)
Vérification :

Tous les sons des animaux listés ont des fréquences comprises entre \(20 \, \text{Hz}\) et \(20000 \, \text{Hz}\) :

  • \(20 \, \text{Hz} \leq 200 \, \text{Hz} \leq 20000 \, \text{Hz}\) (Chat : OK)
  • \(20 \, \text{Hz} \leq 500 \, \text{Hz} \leq 20000 \, \text{Hz}\) (Chien : OK)
  • \(20 \, \text{Hz} \leq 2000 \, \text{Hz} \leq 20000 \, \text{Hz}\) (Oiseau : OK)
  • \(20 \, \text{Hz} \leq 4000 \, \text{Hz} \leq 20000 \, \text{Hz}\) (Grillon : OK)
Résultat Question 4 : Oui, tous les sons des animaux de la liste (chat, chien, oiseau, grillon) sont audibles par un être humain, car leurs fréquences (\(200 \, \text{Hz}\), \(500 \, \text{Hz}\), \(2000 \, \text{Hz}\), et \(4000 \, \text{Hz}\)) sont toutes comprises dans l'intervalle que l'oreille humaine peut percevoir (entre \(20 \, \text{Hz}\) et \(20000 \, \text{Hz}\)).

Quiz Rapide : Testez vos connaissances (Récapitulatif)

1. Un son avec une fréquence de \(50 \, \text{Hz}\) est plus ______ qu'un son de \(500 \, \text{Hz}\).

2. L'unité de mesure de la fréquence est le :

3. Si un son a une fréquence de \(15000 \, \text{Hz}\), est-il généralement audible par l'homme ?


Glossaire des mots importants

Son
Ce que l'on entend, produit par des vibrations qui se propagent dans l'air (ou un autre milieu).
Fréquence
Le nombre de vibrations par seconde. Elle détermine si un son est aigu ou grave. Plus la fréquence est élevée, plus le son est aigu.
Hertz (Hz)
L'unité de mesure de la fréquence. 1 Hertz signifie une vibration par seconde.
Son aigu
Un son qui a une fréquence élevée (par exemple, le chant d'un oiseau, un sifflet).
Son grave
Un son qui a une fréquence basse (par exemple, le son d'un gros tambour, une voix d'homme profonde).
Spectre sonore
L'ensemble de toutes les fréquences sonores, y compris celles que nous pouvons entendre et celles que nous ne pouvons pas entendre (infrasons et ultrasons).
Audible
Qui peut être entendu. Le domaine des sons audibles par l'homme va d'environ 20 Hz à 20000 Hz.
Fréquence et Position dans le Spectre Sonore - Exercice d'Application (Niveau 5ème)

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