Physique et instruments de musique

Qui n'aime pas écouter de la bonne musique? Il y a des chansons pour tous les goûts.
Le son musical, en général, est celui qui se présente de manière agréable à nos oreilles, dont l'onde sonore présente une certaine régularité. Les instruments de musique sont des appareils qui produisent ce type de son.
Les instruments de musique sont classés en trois groupes, les instruments à cordes, les cuivres et les instruments à percussion. Comment la physique explique le fonctionnement de ces instruments est ce que nous allons voir maintenant.
Instruments à cordes
Si l'on prend un moment pour y réfléchir, on peut énumérer un grand nombre d'instruments à cordes: guitare, violon, piano, harpe, guitare, contrebasse, etc. Dans ces instruments, le son est produit à partir de cordes qui, lorsqu'elles sont déclenchées, provoquent une compression et des raréfactions dans l'air, appelées ondes sonores.
Appelées aussi cordes vibrantes, les cordes des instruments de musique, lorsqu'elles vibrent, produisent des ondes transversales qui, superposées à celles réfléchies aux extrémités, donnent naissance à une onde stationnaire.


Le mode de vibration de corde le plus simple caractérise sa fréquence fondamentale, correspondant à la vibration entre les extrémités de fixation de la corde (nœuds) et un point médian. Le deuxième mode de vibration correspond aux nœuds d'extrémité et un nœud au point central. Le troisième mode correspond à un nœud de plus entre les nœuds extrêmes, et ainsi, chaque nouveau mode de vibration correspond à un nœud intermédiaire de plus.
La distance entre deux nœuds consécutifs correspond à une demi-longueur d'onde.  et la fréquence d'oscillation est donnée par,  où v est la vitesse de l'onde sur la corde.


cordes vibrantes

instruments à vent
Les instruments à vent sont constitués de tubes sonores. Il est très facile de se souvenir de ces instruments: saxophone, trombone, trompette, flûte, etc.
Si vous soufflez dans une bouteille en verre, par exemple, vous la verrez émettre un son. Cela se produit parce que la colonne d'air à l'intérieur de la bouteille vibre, émettant une onde sonore. La production de cette vague à une extrémité est due à un dispositif appelé embouchure. L'extrémité opposée à l'embouchure peut être ouverte ou fermée donnant lieu à deux types de tubes sonores, ouverts et fermés.
Dans les tubes ouverts, l'onde stationnaire longitudinale qui se forme a un ventre aux deux extrémités. Le mode de vibration le plus simple correspond à un nœud au centre du tube. A chaque nouveau mode de vibration, un autre nœud intermédiaire apparaît.
La distance entre deux ventres consécutifs est égale à la moitié de la longueur d'onde. et la fréquence est donnée par: .


tubes sonores ouverts

Dans les tubes acoustiques fermés, l'onde stationnaire longitudinale a un ventre à l'extrémité de l'embout buccal et un nœud à l'extrémité fermée. Pour chaque mode de vibration existant, gardez le nœud à l'extrémité fermée et augmentez un nœud intermédiaire.
La distance entre le ventre et le nœud consécutif correspond au quart de la longueur d'onde .


tubes acoustiques fermés

Les instruments à percussion se comportent très différemment des autres. Les sons qu'ils émettent peuvent avoir pour origine les vibrations des membranes, des tiges et des surfaces métalliques, ce qui rend difficile l'établissement d'un modèle de comportement pour eux.

Par Kléber Cavalcante
Diplômé en Physique
Équipe scolaire du Brésil

vagues - La physique - École du Brésil

La source: École du Brésil - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/a-fisica-os-intrumentos-musicais.htm

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