Le cours
1. Qu'est-ce qu'un son ?
Un son est une onde : une vibration qui se propage dans un milieu matériel (l'air, l'eau, un solide), sans transport de matière. Le son ne se propage pas dans le vide. Il est produit par un objet qui vibre (une corde, une membrane, les cordes vocales).
Le son transporte de l'énergie et de l'information.
Une corde de guitare qui vibre met l'air en mouvement : un son se propage.
2. Hauteur et fréquence
La hauteur d'un son (grave ou aigu) dépend de sa fréquence, c'est-à-dire du nombre de vibrations par seconde, mesurée en hertz (Hz). Une fréquence élevée donne un son aigu ; une fréquence basse, un son grave.
En musique, les notes correspondent à des fréquences précises.
Un son aigu a une fréquence élevée ; un son grave, une fréquence basse.
3. Intervalles et gammes
La musique organise les sons selon des rapports de fréquences. Deux notes séparées par une octave ont un rapport de fréquences de 2 (la fréquence double). Les gammes sont construites à partir de tels rapports, ce qui relie mathématiques et musique.
Les intervalles musicaux reposent sur des rapports simples.
Monter d'une octave double la fréquence du son (par exemple 440 Hz → 880 Hz).
4. Le son numérique
Pour enregistrer un son sur un appareil, on le numérise : on mesure régulièrement le signal sonore (l'échantillonnage) et on convertit ces mesures en nombres. Plus l'échantillonnage est fin, plus l'enregistrement est fidèle.
Le son devient ainsi une information stockable et transmissible.
Numériser un son, c'est mesurer son signal très souvent et le transformer en nombres.
Pour approfondir ce chapitrefacultatif
Définitions clés
- Son
- Une onde mécanique : une vibration qui se propage dans un milieu matériel (air, eau…).
- Fréquence / Hauteur
- La fréquence (en hertz) détermine la hauteur du son : plus elle est élevée, plus le son est aigu.
- Harmoniques
- Les vibrations qui accompagnent la note fondamentale et donnent au son sa richesse (le timbre).
- Numérisation
- La conversion d'un son en une suite de nombres, pour le stocker et le transmettre (échantillonnage).
Explications détaillées
Le son, une onde porteuse de musique
Le son est une vibration qui se propage dans un milieu matériel. Sa fréquence détermine la hauteur (grave ou aigu), et les harmoniques donnent son timbre, propre à chaque instrument.
La musique repose sur des relations mathématiques entre fréquences : les notes d'une gamme, les accords, obéissent à des rapports précis. Mathématiques et musique sont ainsi profondément liées.
Du son analogique au son numérique
Pour être stocké et transmis, un son est numérisé : on le convertit en une suite de nombres, en mesurant régulièrement son signal (échantillonnage).
C'est ce qui permet d'enregistrer, de compresser et de diffuser la musique sur nos appareils. Le son devient alors une information, au même titre qu'un texte ou une image.
Méthode pas à pas
Analyser un son
- Identifier sa fréquence (qui donne la hauteur : grave ou aigu).
- Repérer son amplitude (qui donne le volume).
- Observer les harmoniques (qui donnent le timbre).
- Relier ces caractéristiques à ce que l'on entend.
Exemple corrigé pas à pas
Fréquence et hauteur d'un son
Deux instruments jouent, l'un un son de fréquence élevée, l'autre un son de fréquence basse. Lequel est le plus aigu ?
- La hauteur d'un son dépend de sa fréquence.
- Plus la fréquence est élevée, plus le son est aigu.
- Le son de fréquence élevée est donc le plus aigu.
- Le son de fréquence basse est plus grave.
Erreurs fréquentes à éviter
- Croire que le son se propage dans le vide.Le son a besoin d'un milieu matériel : dans le vide, il n'y a pas de son.
- Confondre fréquence (hauteur) et amplitude (volume).La fréquence détermine si le son est aigu ou grave ; l'amplitude, s'il est fort ou faible.
- Penser qu'un son numérisé est identique en tout point au son d'origine.La numérisation échantillonne le son : c'est une approximation, très fidèle mais discrète.
Pour aller plus loin
Quand les maths font de la musique
Depuis l'Antiquité (Pythagore), on sait que l'harmonie musicale repose sur des rapports de nombres. Aujourd'hui, la numérisation permet de créer, transformer et diffuser la musique par le calcul. Le son est un magnifique carrefour entre physique, mathématiques, technologie et art — un bel exemple de l'unité des savoirs.
Ce qu'il faut absolument retenir
Ce qu'il faut absolument retenir
- Un son est une onde (vibration) qui se propage dans un milieu matériel, sans transport de matière ; il ne se propage pas dans le vide.
- La hauteur d'un son (grave/aigu) dépend de sa fréquence (en hertz) : fréquence élevée = son aigu.
- Les intervalles musicaux reposent sur des rapports de fréquences ; une octave correspond à un rapport 2 (fréquence doublée).
- Numériser un son : l'échantillonner (mesurer régulièrement le signal) puis convertir les mesures en nombres.
- Plus l'échantillonnage est fin, plus l'enregistrement numérique est fidèle.
Vérifie ta compréhension
Exercice 1Dans quel cas un son ne peut-il PAS se propager ?
Un son a besoin d'un milieu matériel : il ne se propage pas dans le vide.
Exercice 2De quoi dépend la hauteur d'un son (grave ou aigu) ?
La hauteur dépend de la fréquence (en hertz) : fréquence élevée = son aigu, basse = grave.
Exercice 3Que devient la fréquence d'un son quand on monte d'une octave ?
Monter d'une octave double la fréquence (par exemple 440 Hz → 880 Hz).
Exercice 4Numériser un son consiste à mesurer régulièrement son signal et à convertir ces mesures en nombres.
Vrai : c'est l'échantillonnage ; plus il est fin, plus l'enregistrement est fidèle.
Exercice 5Explique la différence entre un son grave et un son aigu en termes de fréquence.
Un son aigu correspond à une fréquence élevée (beaucoup de vibrations par seconde) ; un son grave correspond à une fréquence basse (peu de vibrations par seconde). La fréquence se mesure en hertz (Hz).
L'essentiel en images
