Comment se produit un bruit sec ?

Papier à imprimer (une feuille A4 par enfant)

Le bruit sec de l’expérience n’est pas très fort, mais les enfants ou les adultes très sensibles au bruit devraient porter des protections auditives pendant cette expérience.

L’activité peut faire partie d’un projet sur les 5 sens (l’ouïe).

Vous avez as des conseils pratiques supplémentaires ? Alors contactez-nous ici.

Un bruit sec est un type de son qui est perceptible par l'oreille humaine. Le son est constitué d’ondes rythmiques qui résultent généralement de la compression et de la dilatation de l'air. Quand l'air se compresse, sa densité augmente (le même nombre de particules d'air se trouve dans un espace plus restreint). Quand il se dilate, sa densité diminue (le même nombre de particules d'air se trouve dans un espace plus grand). Les ondes sonores se propagent de manière circulaire autour de la source sonore. Pour les entendre, l’oreille doit capter ces ondes sonores. Les ondes sonores se déplacent dans l'air à une vitesse d'environ 343 m/sec, ce qui correspond à 1235 km/h. La vitesse d'une onde sonore est donc très importante.

Amplitude et fréquence

Les différents types de sons (bruit sec, ton, sonorité, bruit, etc.) se distinguent par l'amplitude et la fréquence de l'onde sonore. L'amplitude désigne la hauteur des variations de pression. Plus les variations de pression sont grandes, plus le son est fort. Le volume sonore est exprimé en décibels et est représenté sur l'axe Y d'un graphique. Le volume sonore des conversations est généralement compris entre 40 et 70 dB. À partir d'environ 85 dB, l'ouïe peut déjà être durablement endommagée. À partir de 120 dB, le signal sonore est perçu comme une douleur et non pas comme un son. La fréquence désigne le nombre d'oscillations par unité de temps. Plus la fréquence est élevée, plus il y a d'oscillations par unité de temps et plus le son est aigu. La fréquence est représentée sur l'axe X d'un graphique et est exprimée en hertz (Hz) (oscillations par seconde). Le spectre de l'audition humaine désigne les fréquences qu'un être humain est capable de percevoir. Il se situe entre environ 16 à 21 Hz et 16 000 à 20 000 Hz et est propre à chaque individu. Les sons compris entre 2 000 et 5 000 Hz sont considérés comme agréables.

Infrasons et ultrasons

On appelle infrasons les sons de fréquence inférieure à 16 Hz et ultrasons ceux dont la fréquence est supérieure à 21 000 Hz. Les infrasons sont présents partout dans l'environnement naturel, mais peuvent aussi être produits par des dispositifs techniques. Certains animaux comme les éléphants, les girafes et les baleines bleues perçoivent les infrasons et utilisent également ces sons pour communiquer. Les ondes infrasonores de très basse fréquence se propagent facilement sur de grandes distances. Dans l'eau, les ondes infrasonores ont une portée particulièrement élevée. Certains animaux comme les chauves-souris et les papillons de nuit peuvent entendre des fréquences beaucoup plus élevées que l'être humain. À titre d'exemple, les chauves-souris peuvent entendre des fréquences allant jusqu'à 200 000 Hz.

Un bruit sec s'accompagne d'un mouvement d'air soudain qui se propage brusquement dans l'espace sous la forme d'une onde assortie d'une amplitude élevée unique, puis s'estompe rapidement (l'amplitude diminue à nouveau). Un bruit sec peut être causé par une explosion (un mouvement d'air vers l'extérieur) ou par une implosion (un mouvement d'air vers l'intérieur). Par exemple, si un tube fluorescent se brise soudainement, il implose dans un bruit sec et les morceaux de verre tombent à l'intérieur. Les ondes de pression et les variations de densité dans un milieu élastique comme l'air sont perceptibles par l'oreille humaine. La densité de l'air change lors de ce mouvement, comme c’est le cas avec les tons, les sonorités et les bruits. Cela signifie que les particules d'air se dilatent ou se contractent soudainement. Par « élastique », on désigne le fait que l'air comprimé ou dilaté revient à son état initial. L'eau est aussi un milieu élastique.

Bruit sec, ton, sonorité et bruit

Si l’on représente un bruit sec sur un graphique, la ligne décrit une grande amplitude, puis plusieurs amplitudes de plus petite taille (illustration 1). Dans le cas d'un ton continu, comme celui d'une flûte, la ligne se caractérise par une ondulation uniforme avec des amplitudes identiques qui se succèdent. Selon la hauteur du ton, l'amplitude est plus ou moins grande. Dans une sonorité, plusieurs tons se superposent et la ligne se caractérise aussi par des mouvements ondulatoires uniformes et répétitifs, mais les ondes présentent des pics et des creux en raison de la superposition des tons. Un bruit est décrit par une ligne ondulée désordonnée présentant des pics et des creux. 

Figure 1 : Représentation schématique des mouvements d'air générés par un bruit sec (all. : Knall), un ton (all. : Ton), une sonorité (all. : Klang) ou un bruit (all. : Geräusch) dans le temps. 

Lors de la perception d'un bruit sec, d'un ton, d'une sonorité ou d'un bruit, les ondes sonores passent par l'oreille externe et pénètrent dans le conduit auditif, où elles font vibrer le tympan. Les vibrations sonores atteignent le limaçon par l’intermédiaire de la chaîne des osselets et mettent en mouvement le liquide dans la cochlée. Le mouvement du liquide déclenche des signaux électriques par l'intermédiaire des cellules ciliées, qui sont transmis par le nerf auditif. Le nerf auditif achemine les signaux vers le cerveau, où ils sont interprétés comme un événement acoustique (parole, bruit, musique, etc.).

Des matériaux comme le bois et l’eau peuvent aussi transmettre ou amplifier les ondes sonores. Les enfants connaissent peut-être ce phénomène des instruments à bois et des cuivres. Pour observer la transmission des ondes sonores à travers le bois, placez une montre (qui fait un bruit de tic-tac) à l’une des extrémités d’une table en bois. Invitez à présent les enfants à se placer d’abord à l’extrémité de la table où se trouve la montre, puis à l’autre extrémité. Entendent-ils encore le bruit de tic-tac ? Quelle est l’intensité du bruit par rapport à quand ils se tiennent juste à côté de la montre ? Les élèves constateront probablement qu’ils n’entendent plus ou pratiquement plus le bruit de la montre lorsqu’ils se tiennent à l’autre bout de la table en bois. Demandez désormais aux élèves de poser leur oreille sur le bout de la table en face de la montre. Entendent-ils le bruit de tic-tac ? Ce bruit est-il faible ou fort ? L’oreille posée sur la table, les enfants perçoivent de nouveau distinctement le bruit de tic-tac. Cela est dû au fait que la table en bois – à l’instar d’un instrument de musique – peut absorber les ondes sonores et les transmettre mieux que l’air, ce qui rend le bruit de tic-tac à nouveau plus audible.

La rubrique « Idées pour l’enseignement des sciences à l’école fondamentale » a été élaborée en coopération avec le Script (Service de Coordination de la Recherche et de l’innovation pédagogiques et technologiques) et est destiné principalement aux enseignantes et enseignants de l’école fondamentale. L’objectif de cette rubrique est de vous épauler, dans votre rôle d’enseignant, avec de petits articles, afin de vous aider à transmettre la méthode scientifique. Pour ce faire, il n’est pas nécessaire que vous saviez déjà tout sur le thème de sciences naturelles en question. Il s’agit plutôt de créer un environnement dans lequel les élèves pourront expérimenter et observer. Un environnement, dans lequel les élèves apprendront à poser des questions et à formuler des hypothèses, à développer des idées et à trouver les réponses à travers l’observation.

C’est pourquoi nous structurons toujours nos articles selon le même schéma (question, hypothèse, expérience, observation/conclusion),* que l’expérience soit réalisée de façon autonome en classe ou qu’elle soit présentée par visionnage d’une vidéo. Ce schéma peut en fait être appliqué à tous les thèmes scientifiques.

Nous fournissons, en plus des connaissances de base, des explications supplémentaires afin de permettre aux enseignants intéressés de s’informer et de pouvoir répondre aux éventuelles questions. Cela donne également la possibilité aux élèves d’effectuer eux-mêmes des recherches sur science.lu.

Nous espérons que nos articles vous seront utiles et que vous pourrez les appliquer en classe. Nous serions heureux que vous nous fassiez part de votre feedback et de vos suggestions et nous sommes prêts à améliorer constamment nos articles. Vous pouvez nous contacter ici.

*Dans la pratique, le processus scientifique ne se déroule pas toujours de manière aussi linéaire. Cependant, pour des raisons de simplicité, nous procédons normalement de manière linéaire dans cette rubrique.

Le Luxembourg Science Center à Differdange propose des stations d'expérimentation interactives pédagogiques et des démonstrations scientifiques sur le thème de l'acoustique, qui peuvent servir d'extension à cette expérience. Tu trouveras ici les coordonnées pour t'informer sur les offres :

Das Science Center in Differdange
Tel: (00352) 288 399-1
Email: /
Site: http://www.science-center.lu

Vous trouverez ici des liens vers des spécialistes en communication scientifique et des ateliers.

Votre établissement propose également des activités pédagogiques dans ce domaine et vous souhaiteriez que votre lien figure sur le site de science.lu ? Alors contactez-nous ici.

Au SciTeach Center les enseignants peuvent emprunter du matériel d’information, d’expérimentation et d’exposition. Ils peuvent ainsi se familiariser avec l’apprentissage basé sur la „recherche-découverte“ centré sur l’élève lors de formations continues offertes par le centre.

Alors que notre rubrique vise à permettre aux élèves de s’accoutumer à la méthode scientifique à l’aide d’instructions, le concept de l’apprentissage basé sur la recherche et la découverte consiste à donner aux élèves une plus grande liberté de création. En tant qu’enseignant, vous ne ferez que mettre un peu de matériel à disposition ou poser quelques questions. Les élèves décident ensuite eux-mêmes ce qui les intéresse ou ce qu’ils ont envie d’essayer. Votre rôle en tant qu’enseignant est de les accompagner et de les soutenir dans leur travail.

Au SciTeach Center, l’apprentissage des compétences en cours de sciences naturelles doit être encouragé. Pour ce faire, le SciTeach Center offre aux enseignants la possibilité de développer de nouvelles idées et activités pour leurs cours de sciences naturelles, en collaboration avec d’autres enseignants et le personnel scientifique du SciTeach Center. Ce travail collectif a également pour but de renforcer la confiance dans son propre cours et d’évacuer les peurs éventuelles face à des expériences libres en classe. Les réunions sont animées par des collaboratrices scientifiques de l’Université du Luxembourg et par des enseignantes.

Firwat héiert een de Bass souguer duerch déck Maueren? (science.lu) 

https://science.lu/de/schallwellen/warum-wird-es-leise-wenn-schnee-liegt 

https://science.lu/de/doppler-effekt/firwat-aennert-sech-den-toun-vun-engem-course-auto-wann-e-laanscht-fiert 

https://science.lu/de/covid-19-homeschooling-experimenter/looss-flamen-danzen-mat-hellef-vu-musek