L'ACOUSTIQUE

« ACOUSTIQUE L'acoustique pourrait se définir comme la théorie des sons et cette définition marquerait le lien étroit existant entre les phénomènes de la perception auditive et cette science; malgré tout, il convient d'élargir le domaine de la physique et de lui adjoindre l'étude de tous les ébranlements matériels, qu'ils soient ou non susceptibles d'être perçus par l'oreille.

Ceci nous conduit à remarquer que, très souvent, la science prend naissance dans le prolongement de la perception et que, par suite, elle évolue en s'appuyant sur des considéra­ tions toujours plus générales.

En effet, à l'ori­ gine, la science comprend essentiellement l'étude des phénomènes directement soumis aux sens : l'optique ou science de la lumière, l'acoustique ou science des sons, la mécanique ou science du mouvement, la géométrie ou science de l'espace.

Mais la science vise à l'unité, à la généra­ lité et il apparaît bientôt des concepts échap­ pant aux sens telles l'énergie, la quantité de mouvement ...

La caractéristique de ces nouveaux concepts est de se retrouver partout, dans toutes les branches de la physique.

On les introduit à l'aide de procédés mathématiques et ils concou­ rent à décrire des phénomènes beaucoup plus variés, beaucoup plus généraux que ceux mis en évidence par la simple observation.

Reprenant le cas particulier de l'acoustique, on comprendra facilement que cette branche de la science établit un pont entre deux domai­ nes différents : l'art et la physique.

D'un côté, nous avons une certaine description du monde à l'image de l'homme et de l'autre une repré­ sentation plus froide, plus mathématique.

Certes, nous nous attacherons surtout à l'as­ pect purement scientifique, mais il est indis­ pensable de relier cet exposé de réalités phy­ siques aux problèmes purement musicaux qu'elles concernent.

Ainsi, lorsqu'on parle de haute fidélité dans le domaine de la repro­ duction sonore, on doit tenir compte des aspi­ rations un peu différentes du physicien et du mélomane.

CARACTERISTIQUES PHYSIQUES DES SONS Communément, un son est un ébranlement de l'air susceptible d'impressionner le sens auditif.

Tout d'abord, nous remarquerons que cet ébranlement n'est accompagné d 'aucun transport de matière : chaque molécule d'air s'agite autour d'une position moyenne; malgré tout, cet ébranlement se déplace, en ce sens que l'ébranlement des rnolécùles se répercute sur les molécules voisines.

Ainsi, un ébran­ lement se propage dans l'atmosphère avec une vitesse ou célérité à peu près indépendante de sa nature.

Un son eut être un ébranlement d'un milieu autre que l'air.

En effet, .

sur le plan de l'ana­ lyse physique, on considère un milieu élastique, qui peut être l'atmosphère ou tout autre milieu; c'est ainsi que l'on parlera de la vitesse du son dans l'eau, dans un métal...

Cependant, la plupart des sons musicaux obéissent à cer­ taines règles; il s'agit, le plus souvent, de phénomènes périodiques, amortis ou non, dé­ butant par un phénomène transitoire que les musiciens appellent attaque.

Le physicien s'intéresse essentiellement aux modèles simples; cette étude est grandement facilitée par un procédé mathématique très pratique, que nous avons abordé dans le cha­ pitre des vibrations, à savoir, la décomposition des phénomènes périodiques en série de Fou­ rier.

Ici, une nouvelle question se pose : corn­ ment caractériser cet ébranlement de l'air ? Comment trouver une fonction mathématique reliant le temps et cet ébranlement ? La réponse est donnée par la constatation suivante : un ébranlement engendre dans l'at­ mosphère de petites variations de pression et c'est la mesure de ces petites variations de pression qui permet de caractériser le son au sens de la physique.

Considérons donc un son musical : la fonc­ tion reliant la pression au temps est pério­ dique, c'est-à-dire que toutes les périodes de temps T, la pression prend les mêmes valeurs en un point donné.

Comme nous l'avons dit plus haut, une telle fonction périodique peut être étudiée à l'aide d'un développement en série de Fourier .

C'est ainsi qu'un son musical peut être consi­ déré comme la somme de k vibrations sinu­ soïdales d'amplitudes a, ...

, a.

et de périodes T, T T -, ...

-.

On appelle fondamental le premier 2 k terme parce qu'il commande la période du son.

Les autres termes sont dits harmoniques.

Rappelons que la période est le temps au bout duquel un phénomène périodique reprend la même valeur.

Ainsi, pendant une période, le fondamental aura accompli un cycle complet,. »