Fiche de cours

Fréquence des sons audibles, des infrasons et des ultrasons

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Objectifs

Déterminer si un son est audible.
Classer les sons en fonction de leur fréquence.

Points clés

La fréquence permet de savoir si un son est audible, grave, médium ou aigu.
Plus la fréquence est élevée, plus le son est aigu.
Un son est audible par l’Homme si sa fréquence est comprise entre 20 Hz et 20 000 Hz (ou 20 kHz).
Un son de fréquence inférieure à 20 Hz est un infrason.
Un son de fréquence supérieure à 20 000 Hz est un ultrason.

Pour bien comprendre

Fréquence et période d’un signal sonore périodique

1. La fréquence d'un son

La fréquence est une grandeur que l’on peut définir pour tous les phénomènes périodiques (les phénomènes qui se répètent de façon identique à intervalles de temps constants).

En ce qui concerne un signal sonore périodique, la fréquence (notée f) correspond au nombre de répétitions du motif élémentaire de ce signal pendant une seconde.

La fréquence s’exprime en hertz (noté Hz).

Remarque
Il est possible d’utiliser les unités dérivées du hertz, voici quelques correspondances :

1 kiloHertz = 1 kHz = 1 000 Hz
1 mégaHertz = 1 MHz = 1 000 000 Hz
1 gigaHertz = 1 GHz = 1 000 000 000 Hz

2. Les sons audibles ou inaudibles

L’oreille humaine ne perçoit pas tous les sons. Une oreille ne peut en effet pas capter les sons trop graves (les infrasons), ni les sons trop aigus (les ultrasons).

Échelle de fréquences sonores

a. Les sons audibles

L’oreille humaine perçoit des sons compris entre 20 Hz et 20 000 Hz (ou 20 kHz).

Exemple
Une conversation entre deux personnes a des fréquences comprises entre 1000 Hz et 3000 Hz.

La valeur de la fréquence permet, si un son est audible, de savoir si ce son est grave, médium ou aigu. On définit alors la hauteur d’un son comme la nature plus ou moins grave ou aiguë du signal perçu.

La perception des sons peut varier en fonction de l’âge.

Exemple

Les enfants et les adolescents sont les seuls à pouvoir entendre des sons à des fréquences proches de 20 000 Hz.
La perception des sons aigus chez l’Homme (supérieurs à 16 000 Hz) commence à se dégrader de 18 ans à 40 ans.
Ensuite, la capacité de l’Homme à « entendre » des sons aigus ou médium (au-dessus de 1 000 Hz) commence à se dégrader petit à petit.

b. Les sons inaudibles

Les fréquences suivantes sont inaudibles pour l’Homme :

Les fréquences inférieures à 20 Hz, que l’on nomme infrasons.
Les fréquences au-dessus de 20 000 Hz, que l’on nomme ultrasons. Les ultrasons s’étendent jusqu’à 10 000 000 hertz.

Certains animaux utilisent des signaux sonores à des fréquences différentes de celles qu’utilise l’Homme, pour se déplacer ou communiquer.

Exemples

Les chauvesouris émettent des salves d ultrasons afin de localiser leurs proies ou les obstacles. Les salves sont émises à 55 kHz (soit 55 000 Hz). Ces salves d’ultrasons ne sont pas audibles par l’Homme.
Les colibris sont de petits oiseaux qui mesurent de 2 à 22 cm avec des ailes longues et étroites. Les battements de celles-ci sont très rapides, jusqu’à 80 hertz. Ces battements d’ailes sont audibles par l’Homme.
Le dauphin émet des sifflements dans l’eau afin de repérer des obstacles. Le dauphin peut émettre des sifflements de 10 kHz de fréquence. Ces sifflements sont audibles par l’Homme.

Utilisation des ondes sonores émises par le dauphin
pour repérer son prochain repas

3. Classement des sons en fonction de leur fréquence

Plus la fréquence d’un son :

est élevée, plus le son est aigu ;
est faible, plus le son est grave.

Plus un signal possède une période courte (donc un motif élémentaire de durée courte), plus le motif élémentaire se répète pendant une seconde, ce qui implique une fréquence plus élevée.

Exemple
Les oscillogrammes des signaux sonores ci-dessous sont classés du plus aigu au plus grave, car la fréquence diminue (le nombre de motifs élémentaires par seconde diminue).

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