Le son est une vibration . Lorsque vous pincez la corde d’une guitare, elle se met à vibrer, entrainant dans son mouvement l’air dans lequel elle bouge. L’air est un milieu élastique, chaque molécule en mouvement va faire bouger ses voisines. De molécule en molécule, la vibration va se propager tout autour de la source sonore jusqu’à atteindre votre oreille. A l’intérieur de votre oreille, cette vibration va mettre votre tympan en mouvement. Des nerfs extrêmement sensibles vont mesurer les vibrations du tympan et vont traduire ce mouvement en impulsions nerveuses qui seront transmises au cerveau.
Reproduction du son
Le haut-parleur de votre chaine hi-fi n’est rien d’autre qu’une membrane (plastique, papier, ou fibre de carbone) qui est fixée sur une bobine de fil électrique. Cette bobine coulisse à l’intérieur d’un aimant. Lorsque cette bobine est traversée par un courant, elle se déplace dans un sens ou dans un autre selon le sens du courant.
En appliquant un courant alternatif à ses bornes, on parvient à la faire vibrer. La membrane fixée sur la bobine va retransmettre et amplifier cette vibration à l’air qui l’entoure : ça fait du bruit. Pour un très grand nombre de raisons, un haut-parleur ne peut jamais être parfaitement fidèle.
C’est à dire que les vibrations sonores qu’il produit ne sont jamais exactement conformes aux variations de courant qui lui ont été fournies. L’une des raisons majeures à cette infidélité et liée au poids de la membrane : qui dit poids, dit inertie. La membrane ne réagit pas au quart de tour en raison de son inertie qui s’oppose à l’agitation incessante que représente le son.
De plus, elle ne se déforme pas uniformément sous l’impulsion de la bobine et peut avoir tendance à résonner autour de certaines fréquences. Tous ces phénomènes tendent à déformer les sons produits. Les ingénieurs s’évertuent donc en permanence à perfectionner le système que nous décrivons ici pour parvenir à de meilleurs résultats.
Prise de son:
le principe d’un micro dynamique (ou électrodynamique) est exactement le même que celui du haut-parleur : une membrane est fixée à une bobine qui coulisse dans un aimant. Lorsque les variations de l’air font vibrer la membrane du micro, la bobine se déplace à l’intérieur de l’aimant. Ce faisant, elle génère un courant électrique (principe de la dynamo) qu’il ne reste plus qu’à amplifier et à enregistrer pour immortaliser votre voix magnifique. Il existe aussi des micros « statiques » (très utilisés en studio) ou « à ruban » qui fonctionnent sur des principes légèrement différents.
Propagation du son:
Dans un milieu compressible, le plus souvent dans l’air, le son se propage sous forme d’une variation de pression créée par la source sonore. Un haut-parleur, par exemple, utilise ce mécanisme. Les hauts parleurs de votre ensemble Hi-Fi font en effet vibrer l’air pour produire le son qui vous parvient aux oreilles. La note LA par exemple est la résultante d’une vibration de l’air à 440 cycles par secondes.
Seule la compression se déplace et non les molécules d’air, si ce n’est de quelques micromètres. Lorsque l’on observe des ronds dans l’eau, les vagues se déplacent mais l’eau reste au même endroit, elle ne fait que se déplacer verticalement et non suivre les vagues (un bouchon placé sur l’eau reste à la même position sans se déplacer).
Le son se propage également dans les solides sous forme de vibrations des atomes appelées phonons. Là encore, seule la vibration se propage, et non les atomes qui ne font que vibrer très faiblement autour de leur position d’équilibre.
La vitesse de propagation du son (on parle également de la célérité) dépend de la nature, de la température et de la pression du milieu.
Comme l’air est proche d’un gaz parfait, la pression a très peu d’influence sur la vitesse du son. On voit donc que la célérité du son diminue lorsque la densité du gaz augmente (effet d’inertie) et lorsque sa compressibilité (son aptitude à changer de volume sous l’effet de la pression) augmente.
Quand il s’agit de l’atmosphère, il convient de connaitre en plus la structure thermique de la masse d’air traversée ainsi que la direction du vent car : le son se propage moins bien à l’horizontale que sous des angles montants à cause du changement de densité. (Cette propriété est prise en compte dans la conception des théâtres en plein air depuis l’antiquité) l’atténuation est nettement moins forte sous le vent. (Tant que son régime au sol n’est pas trop turbulent)
Le son peut être littéralement porté par une inversion basse du gradient de température. Par exemple, suite au refroidissement nocturne, il est possible d’entendre un bruit distant de plus de à 5 km sous le vent malgré les obstacles. Le son est alors contraint de se propager sous l’inversion en effet guide d’onde.
Les ondes sonores se déplacent à environ 344 mètres par seconde dans de l’air à 20 °C, vitesse qu’on peut arrondir à environ un kilomètre toutes les trois secondes, Dans des milieux solides (non gazeux) le son peut se propager encore plus rapidement. Ainsi dans l’eau, sa vitesse est de 1482 m / s et dans l’acier de 5050 m / s.
Le son ne se propage pas dans le vide, car il n’y a pas de matière pour supporter les ondes produites (isolation phonique), le son se propageant grâce aux déplacements des molécules d’air. C’est une onde dite longitudinale, car les points matériels se déplacent dans le même sens que le déplacement de l’onde (l’autre type étant les ondes transversales).
