Il existe quatre types d’ondes sonores de base générées par des oscillateurs, et chacune de ces ondes présente une qualité de son différente.
Examinons chaque type d’onde en détail :
La Sinusoïde
À quoi est-ce que ça ressemble?
C’est un signal qui circule de façon fluide entre deux extrémités.
Comment est-ce que ça sonne?
C’est un son très doux et chaud.
Extra
L’onde sinusoïdale est l’onde la plus pure qui existe, toute son énergie est focalisée sur la fréquence fondamentale.
L’onde Carrée
À quoi est-ce que ça ressemble?
C’est un signal qui passe abruptement d’une extrémité à une autre de façon alternée.
Comment est-ce que ça sonne?
C’est un son plus lumineux, dense, et légèrement âpre (il a une forme carrée).
Extra
L’onde carrée est composée d’un ensemble de sinusoïdes. MAIS, elle contient exclusivement des harmoniques impaires (3,5,7,9… etc.). Ces harmoniques sont de moins en moins puissantes au fur et à mesure qu’elles s’éloignent de la fondamentale (elles sont inversement proportionnées).
L’onde Triangulaire
À quoi est-ce que ça ressemble?
C’est un signal anguleux qui évolue en lignes droites entre ses extrémités (il a une forme triangulaire quand il est visualisé).
Comment est-ce que ça sonne?
À l’oreille, le son triangulaire est plus rond (il se rapproche plus dans le caractère de la sinusoïde que de l’onde carrée).
Extra
L’onde triangulaire est composée d’une multitude de sinusoïdes. Comme l’onde carrée, l’onde triangulaire comprend uniquement des harmoniques impaires, mais elles perdent en amplitude plus rapidement que celles de l’onde carrée (elles sont inversement proportionnelles aux harmoniques de l’onde carrée).
Onde en Dents de scie
À quoi est-ce que ça ressemble?
C’est une onde dentelée qui augmente progressivement, et recule soudainement (elle ressemble aux extrémités d’une scie).
Comment est-ce que ça sonne?
Extra
L’onde en dents de scie est constituée d’onde sinusoïdales individuelles et contient toutes les harmoniques de la fréquence fondamentale. L’amplitude de ces harmoniques décroît selon l’exact même taux que celui de l’onde carrée.
Fréquence et Amplitude
Les ondes sonores sont produites lorsqu’un objet vibre d’avant en arrière, imprimant un motif de vibrations dans l’air (voir aussi – D’où les sons viennent-ils?). Ces vibrations peuvent être mesurées et observées grâce à un oscilloscope : nous pouvons visualiser de quelle façon les propriétés des ondes sonores se modifient et affectent ce que nous entendons.
Hauteur (pitch) = Fréquence
Plus un objet vibre rapidement d’avant en arrière, plus hautes seront ses fréquences de vibration. La fréquence est un moyen de mesurer le nombre de mouvements avants et arrières (cycles) qui adviennent à chaque seconde. Plus la fréquence de vibration est haute, plus la hauteur (ou pitch) de ce que nous entendons est haute.
Observez comment la fréquence des ondes évolue quand la hauteur augmente :
Observez comment la fréquence des ondes évolue quand la hauteur chute :
Fait
Quand nous diffusons des sons à basses fréquences sur un haut-parleur, nous pouvons parfois voir les cônes du haut-parleur bouger. Cela est dû au fait que le haut-parleur est en train de créer un son à basse fréquence et vibre à une vitesse faible. Quand le haut-parleur diffuse un son à haute fréquence, il bouge tellement rapidement que nous ne pouvons plus voir les vibrations.
Puissance = Amplitude
Plus les mouvements auxquels vibre un objet sonore sont étendus, plus son amplitude sera grande. De la même façon, plus l’amplitude d’une onde sonore est grande, plus elle sonnera de façon puissante.
Fait
Les sons les plus faibles ne font bouger les cônes d’un haut-parleur que légèrement, alors que les sons puissants font bouger les cônes d’un haut-parleur fortement.
Observez comment l’amplitude des ondes augmente quand le son apparaît :
Observez comment l’amplitude des ondes décroit quand le son disparaît :
ATTENTION : LES SONS PUISSANTS PEUVENT ENDOMMAGER VOTRE AUDITION DE FAÇON PERMANENTE !!!
Activité
La prochaine fois qu’il y a un orage, tendez l’oreille pour entendre le tonnerre et comptez le nombre de secondes entre le flash de l’éclair et le grondement du tonnerre. Pouvez-vous déduire la distance à laquelle l’orage se trouve par rapport à vous?
Extra
La Vitesse du Son
Certains pensent que les sons graves et aigus se propagent à des vitesses différentes. C’est FAUX. Tous les sons se propagent à une vitesse fixe (343m/s dans l’air (768mph)). Il est important de noter que la vitesse du son est différente de sa fréquence, qui est le niveau auquel l’onde sonore oscille (bouge d’avant en arrière). Un son à haute fréquence et un son à basse fréquence se propageront à la même vitesse. MAIS, le son à haute fréquence comprendra bien plus de cycles d’ondes que le son à basse fréquence. La lumière se propage à une vitesse bien supérieure à celle du son (299,792,458 m/s (670,616,629 mph)). La vitesse de la lumière est tellement importante que notre oeil humain la voit simplement comme « un instantané ». La différence entre la vitesse du son et celle de la lumière est la raison pour laquelle vous pouvez voir des choses qui sont très éloignées de vous avant de pouvoir les entendre. Les éclairs et le tonnerre sont d’excellents exemples de ce phénomène.
Éclair et Tonnerre = Son et Lumière
Quand les éclairs et le tonnerre tombent au même moment, alors vous savez que l’orage est au-dessus de vous. Lorsqu’il y a un délai entre le flash de l’éclair et le grondement du tonnerre qui vous parviennent, vous savez que l’orage est éloigné. Le son se propage sur 343 mètres à chaque seconde. De fait, si il y a une seconde de délai entre le flash de l’éclair et le grondement du tonnerre, nous savons que l’orage se trouve à 343 mètres de nous (1s x 343m = 343m/s). S’il y a un délai de deux secondes, nous savons que l’orage est à 686 mètres de nous (2s x 343m = 686m/s), et si le délai est de dix secondes, nous savons que l’orage se trouve à 3430 mètres de nous (10s x 343m = 3430m/s).
