Spécialité Physique 1 : Production d'un son par un instrument de musique

1) Le dispositif :

On va enregistrer les sons émis grâce à un micro qui est une pastille téléphonique. Ce style de micro n'est pas très performant mais il permet de s'affranchir des bruits environnants.
Le premier son que l'on va analyser est le son émis par un diapason :

Le son émis n'est pas suffisamment élevé pour être mesuré. On doit donc l'amplifier. On utilise un montage amplificateur à amplificateur opérationnel :

La sortie est envoyée sur une console Esao sur l'entrée directe :

On peut alors analyser le son avec l'atelier scientifique (généris) :

On visualise pour le diapason, un son pur sinusoïdal qui ne contient donc qu'une seule fréquence. L'analyse de Fourier en dessous de la courbe confirme ce fait avec un seul pic de fréquence. Cette fréquence correspond à la note La 3 (440Hz) de la gamme occidentale.

2) Essai avec des instruments de musique :

Ukulélé et Guitare :

Didgeridoo et Flûte à bec :

 Clarinette et Trompette :

On procède de la même façon pour divers instruments de musique. On observe alors des sons qui sont périodiques mais pas sinusoïdaux. Cela se confirme avec l'analyse de Fourier où on observe plusieurs pics de fréquence. Cela veut dire que le son émis est la somme de plusieurs sons sinusoïdaux.
On observe tout de même un pic particulier plus important que les autres dont la fréquence correspond à la note jouée et que l'on nomme fondamental (ici 440Hz, un La3) .
Les autres pics correspondent aux harmoniques :

3) Simulation :

On va procéder à l'analyse du son fourni par une corde tendue. On modifie la tension de la corde grâce à des poids attachés au bout de celle-ci. On va pouvoir alors observer l'évolution du son émis :

L'analyse par Généris montre que plus la tension est importante, plus la fréquence du son émis (le fondamental) est grande et donc plus le son est aigu :