Chap 04 - Production d'un son
I ) Fonctions d'un instrument de musique :
La vibration d'un excitateur permet de produire une onde sonore.
Dans un instrument à cordes, l'excitateur est une corde tendue.
Dans un instrument à vent, l'air insufflé vibre au contact d'une arête appelée biseau ou il fait vibrer une ou deux lames, appelées anches.
Pour les instruments à percussion, l'onde sonore est obtenue en frappant une membrane ou plaque.
L'instrument doit aussi émettre un son d'intensité acceptable. Pour cela, il faut transmettre l'énergie de vibration de l'excitateur à l'air environnant. Un couplage est alors réalisé entre l'excitateur et l'air grâce à une caisse de résonance (instruments à corde), une colonne d'air dans un tuyau (instruments à vent) ou un micro amplifié (instruments électrique).
II ) Modes de vibration :
1) Corde tendue entre deux points fixes :
La corde est excitée par une action sinusoïdale. Elle entre en résonance pour des fréquences multiples d'une fréquence f0.
Eclairée en continu, elle forme un ou plusieurs fuseaux.
Les extrémités d'un fuseau sont des points immobiles, appelés nœuds de vibration.
Le milieu d'un fuseau a une amplitude maximale, c'est un ventre de vibration.
Lorsqu'il y a résonance, les états vibratoires sont appelées modes propres de vibration.
Le mode fondamental est une mode propre dont la fréquence est la plus faible f0.
Les autres modes propres sont appelées harmoniques, leur fréquence est multiple de f0, f = n.f0.
Lorsque la corde vibre suivant le mode de rang n, elle forme n fuseaux.
Lorsqu'une corde pincée ou frappée vibre en oscillations libres, elle émet une vibration sonore qui est une superposition de vibrations sinusoïdales dont les fréquences sont celles des modes propres de vibrations. La fréquence du son émis est celle du mode fondamentale f0.
Ces fréquences sont quantifiées, elles ne peuvent prendre que certaines valeurs distinctes.
Un musicien agit sur des cordes différentes d'un instrument et en modifiant la longueur de la corde
2) Vibration d'une colonne d'air :
De même, une colonne d'air excitée par une vibration sinusoïdale entre en résonance pour des fréquences multiples d'une fréquence f0. Un tuyau a des modes propres de vibration : fondamental et harmoniques. f0 dépend de la longueur L de la colonne d'air. f0 augmente si L diminue .
Remarque : Selon la nature du tuyau, les multiples de f0 ne sont pas tous des fréquences propres.
Dans un instrument à vent, l'embouchure produit des vibrations complexes qui excitent la colonne d'air. Seuls les modes propres de la colonne d'air sont transmises et amplifiées.
La colonne d'air assure un couplage sélectif contrairement à une caisse de résonance.
Le musicien change la fréquence propre f0 en modifiant la longueur de la colonne d'air excitée.
Exemple : Dans une flûte de pan, les tubes ont différentes longueurs.
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