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
- 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
Position approximative des sons des animaux sur un axe de fréquences.
Questions à traiter
- 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.
- 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.
- 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 ?
- 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).
- 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 :
- \(200 \, \text{Hz}\) (Chat)
- \(500 \, \text{Hz}\) (Chien)
- \(2000 \, \text{Hz}\) (Oiseau)
- \(4000 \, \text{Hz}\) (Grillon)
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).
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 \(20000 \, \text{Hz}\) :
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.
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