Cours et exercices d'Acoustique

• 0- Introduction : les ondes
• 1- Propagation d'une onde dans une corde (avec 5 exercices)
• 2- Ondes sonores, ondes élastiques dans les fluides et les solides (avec 25 exercices et 1 QCM)
• 3- Ondes stationnaires (avec 2 exercices)
• 4- Acoustique musicale (avec 8 exercices)

• Annexes
  • Projets d'électronique mettant en oeuvre des transducteurs électroacoustiques
  • Le logiciel Audacity, éditeur et enregistreur audio numérique libre et gratuit
  • Liens utiles

Chapitre 0 - Introduction 97 ko

• 0- Introduction : les ondes
  • 0-1- Les deux grandes familles d'ondes
  • ondes mécaniques (élastiques)
  • ondes électromagnétiques
    
    
  • 0-2- Les deux principaux modes de propagation
  • mode longitudinale (onde L)
  • mode transversale (onde T)
    
    
    

Chapitre 1 - Propagation d'une onde dans une corde 153 ko

• 1- Propagation d'une onde dans une corde
  • 1-1- Onde progressive
  • 1-2- Interférence de deux ondes progressives
  • 1-3- Réflexion et transmission
  • 1-4- Onde progressive de forme sinusoïdale
  • 1-5- Aspect énergétique

   

  • Annexe 1 : simulation de l'interférence de deux ondes avec un tableur Excel

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• Annexe 2 : interférence de deux ondes (figure de cours)
• Annexe 3 : interférence de deux ondes (figure de cours)
• Annexe 4 : réflexion sur un noeud (figure de cours)




• Annexe 5 : simulation de la réflexion et de la transmission d'une onde avec un tableur Excel





















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• Exercice 1-01 : équation d'onde
• Exercice 1-02 : propagation d'une onde dans une corde
• Exercice 1-03 : propagation d'une onde dans une corde
• Exercice 1-04 : propagation d'une onde dans une corde
• Exercice 1-05 : propagation d'une onde dans une corde

Chapitre 2 - Ondes sonores, ondes élastiques dans les fluides et les solides 880 ko

• 2- Ondes élastiques dans les fluides et les solides
  • 2-1- Introduction : classification des ondes acoustiques
  • Sons audibles
  • Infrasons
    
  • Ultrasons
  • Hypersons
    
    
  • 2-2- Ondes élastiques dans les fluides
    • 2-2-1- Propagation d'une onde élastique plane dans l'air
    • 2-2-2- Pression acoustique
    • 2-2-3- Propagation d'une onde sonore plane sinusoïdale
    • 2-2-4- Source sonore
    • 2-2-5- Surface d'onde et rayon acoustique
    • 2-2-6- Célérité du son dans les fluides
    • 2-2-7- Réflexion et transmission des ondes sonores
    • 2-2-8- Pression acoustique efficace
    • 2-2-9- Intensité acoustique
    • 2-2-10- Niveau d'intensité acoustique (SPL) ; décibel (dB)
    • 2-2-11- Filtre de pondération A
    • 2-2-12- Différence de niveau acoustique
    • 2-2-13- Atténuation
    • 2-2-14- Intensité acoustique et formes d'ondes
    • 2-2-15- Absorption des ondes sonores
    • 2-2-16- Effet Doppler-Fizeau
    • 2-2-17- Ondes de choc & ondes balistiques
  • 2-3- Ondes élastiques dans les solides
    • 2-3-1- Célérité des ondes longitudinales
    • 2-3-2- Célérité des ondes transversales
    • 2-3-3- Autres modes de propagation
    • 2-3-4- Changement de milieu de propagation
  • 2-4- Utilisation pratique des ultrasons
  • échographie médicale, SONAR, contrôle non destructif
  • soudage, nettoyage
    
  • débitmétrie, vélocimétrie, échodoppler
  • microscope acoustique
    
      

• Animations gif

• onde de choc d'un avion supersonique

• onde longitudinale

• onde transversale

• • Annexe : source sonore en mouvement (figure de cours)

   

  • QCM en ligne (5 questions)
    
  • Exercice 2-01 : repérage au son
  • Exercice 2-02 : repérage au son
  • Exercice 2-03 : localisation de fuites dans une canalisation
  • Exercice 2-04 : échos dans un couloir
  • Exercice 2-05 : contrôle non destructif par ultrasons
  • Exercice 2-06 : vitesse du son dans l'hélium
  • Exercice 2-07 : passage du son de l'eau dans l'air
  • Exercice 2-08 : passage du son à travers une vitre
  • Exercice 2-09 : principe du SONAR (SOund Navigation Ranging)
  • Exercice 2-10 : niveau acoustique de deux sons
  • Exercice 2-11 : niveau acoustique de deux sons
  • Exercice 2-12 : bruit d'un moteur
  • Exercice 2-13 : rendement d'un haut-parleur
  • Exercice 2-14 : bruit d'une explosion
  • Exercice 2-15 : effet Doppler
  • Exercice 2-16 : effet Doppler ... dans une salle de classe
  • Exercice 2-17 : principe du RADAR
  • Exercice 2-18 : effet Doppler en astronomie
  • Exercice 2-19 : sillage d'une balle de fusil
  • Exercice 2-20 : sillage d'un bateau offshore
  • Exercice 2-21 : avion transsonique
  • Exercice 2-22 : avion supersonique
  • Exercice 2-23 : vitesse d'une onde élastique ... dans le verre
  • Exercice 2-24 : passage d'une onde élastique du plexiglas dans l'acier
  • Exercice 2-25 : contrôle non destructif : palpeur d'angle en ondes transversales

Chapitre 3 - Ondes stationnaires 517 ko

• 3- Ondes stationnaires
  • 3-1- Interférence de deux ondes progressives sinusoïdales se propageant en sens inverse
  • 3-2- Ondes stationnaires dans une corde
  • 3-3- Phénomènes de résonance mécanique
  • 3-4- Ondes stationnaires dans les tuyaux sonores
    • 3-4-1- Tuyau fermé
    • 3-4-2- Tuyau ouvert
  • Animations gif

• interférence de deux ondes

• onde stationnaire

• • Annexe : simulation des ondes stationnaires dans une corde avec un tableur Excel
  • Télécharger la feuille Excel
    
  • Exercice 3-01 : expérience de Melde
  • Exercice 3-02 : extensomètre à corde vibrante

Chapitre 4 - Acoustique musicale 802 ko

• 4- Acoustique musicale
  • 4-1- Les instruments à cordes
  • 4-2- Les instruments à vent
  • 4-3- Note musicale
  • 4-4- Timbre
  • 4-5- Intervalle entre deux notes
  • 4-6- Notes et instruments de musique
  • Bibliographie : Serge Donval : Histoire de l'acoustique musicale (Editions Fuzeau)
  • Exercice 4-01 : résonance d'un verre d'eau
  • Exercice 4-02 : flûte
  • Exercice 4-03 : flûte de pan
  • Exercice 4-04 : réalisation d'une flûte
  • Exercice 4-05 : cordes de guitare
  • Exercice 4-06 : cordes de guitare en nylon
  • Exercice 4-07 : cordes d'une guitare électrique
  • Exercice 4-08 : cordes de guitare
• Tableau de correspondance entre note musicale et fréquence 6 ko
• Animations gif
• Initiation à la guitare : quatre applications qui vous permettront de travailler votre oreille et votre mémoire musicale
• Application Harmoniques (pour Windows) : synthèse d'un son (au format .wav) à partir de ses harmoniques

Annexes

• Projets d'électronique mettant en oeuvre des transducteurs électroacoustiques

  1- Détecteur de son

  2- Générateur d’ultrasons de fréquence 40 kHz

  3- Détecteur d’ultrasons de fréquence 40 kHz

  4- Diapason électronique (note La)

  5- Diapason pour guitare 6 cordes

  6- Métronome à son programmable

  

   

  7- Sonomètre - Indicateur de niveau sonore



 

 

• Logiciel Audacity, éditeur et enregistreur audio numérique libre et gratuit

Audacity est un logiciel libre (open source) pour la manipulation de données audio numériques.

Audacity permet d'éditer (copier, coller, sectionner ...) les sons sur plusieurs pistes, et il est accompagné de nombreux filtres et effets.

Audacity permet d'enregistrer du son numérique avec la carte son de votre ordinateur.

Pour télécharger Audacity

• Liens utiles

• nicole.cortial.net/acoustique.html
• www.acs.psu.edu/drussell/demos.html
• phet.colorado.edu/en/simulation/wave-on-a-string
• phet.colorado.edu/en/simulation/sound
• www.falstad.com/mathphysics.html
• www.ostralo.net/3_animations/swf/sonar.swf

© Fabrice Sincère ; Révision 1.5.4