Guitare et piano sur la même note

Exercice de TD · niveau 3 (difficile) · physique (seconde), chapitre 4 — Signaux Sonores · Hauteur, timbre et niveau d'intensité sonore

Énoncé

Une guitare et un piano jouent la même note. On enregistre les deux signaux $A$ (guitare) et $B$ (piano) à l'oscilloscope : ils ont exactement la même période $T = 2, 0 ms$ , mais des formes de courbe différentes. L'amplitude du signal $A$ est deux fois plus grande que celle du signal $B$ . 1. Les deux sons ont-ils la même hauteur ? Justifier par un calcul de fréquence. 2. Qu'est-ce qui différencie ces deux sons malgré leur hauteur commune ? Quelle grandeur du signal le traduit ? 3. Lequel des deux sons est le plus intense ? Sur quelle lecture de l'oscillogramme se fonde-t-on ? 4. Si l'on baisse le volume du piano, sa note devient-elle plus grave ? Justifier.

Corrigé

1. Même période, donc même fréquence : $f = \frac{1}{T} = \frac{1}{2 , 0 \times 1 0 ^{- 3}} = 500 Hz$ . Les deux sons ont bien la même hauteur. 2. Ils diffèrent par la forme de leur signal, c'est-à-dire par leur timbre : c'est ce qui permet de reconnaître à l'oreille la guitare du piano. 3. Le son $A$ (guitare) est le plus intense : son amplitude, lue verticalement sur l'oscillogramme, est la plus grande. 4. Non. Baisser le volume réduit l'amplitude, donc l'intensité, mais laisse la période inchangée : la fréquence reste $500 Hz$ et la note garde exactement la même hauteur. Hauteur et intensité sont deux caractéristiques indépendantes.

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Un blocage sur cet exercice ? Le tuteur d'Adloun guide par questions, sans donner la réponse.