Le son : fréquence et intensité, exercices corrigés de 4e

On repère les données : 440 vibrations pendant 2 s.

La fréquence se calcule en ramenant le nombre de vibrations à une seconde : $f = \dfrac{\text{nombre de vibrations}}{\text{durée}}$.

On calcule : $f = \dfrac{440}{2} = 220$.

On écrit l'unité : la fréquence vaut 220 Hz.

On compare : 392 est plus grand que 262, donc le second son a la fréquence la plus élevée.

Les deux sons n'ont donc pas la même hauteur, puisque fréquence et hauteur sont liées ⁵.

On calcule l'écart : $392 - 262 = 130$.

On conclut avec l'unité : l'écart est de 130 Hz.

On traduit la donnée : une fréquence de 50 Hz correspond à 50 vibrations par seconde.

Pour trouver le nombre de vibrations sur plusieurs secondes, on multiplie par la durée : $50 \times 3$.

On calcule : $50 \times 3 = 150$.

On répond : le haut-parleur effectue 150 vibrations en 3 s.

Le sonomètre mesure le niveau d'intensité sonore, exprimé en décibels ².

On compare les deux relevés : 85 dB est supérieur à 55 dB.

Le son est donc plus intense dans la cour de récréation.

On calcule l'écart : $85 - 55 = 30$.

On conclut : l'écart est de 30 dB.

On rappelle que la notion de fréquence permet de distinguer sons audibles, infrasons et ultrasons ⁵.

Signal A : 8 Hz est inférieur à 20 Hz, c'est un infrason.

Signal B : 440 Hz est compris entre 20 Hz et 20 000 Hz, c'est un son audible.

Signal C : 35 000 Hz dépasse 20 000 Hz, c'est un ultrason.

Signal D : 12 000 Hz est compris entre les deux limites, c'est un son audible.

Le GBF permet de régler les fréquences, et le sonomètre mesure le niveau d'intensité ². La fréquence est donc la grandeur qu'on fait varier, le niveau d'intensité celle qu'on mesure.

On garde identiques : le réglage d'amplitude du GBF, la distance entre le haut-parleur et le sonomètre, et le lieu de l'expérience.

On choisit plusieurs fréquences régulièrement espacées, par exemple 200 Hz, 400 Hz, 600 Hz, et on relève le niveau en dB à chaque fois.

On range les mesures dans un tableau à deux colonnes : fréquence (Hz) et niveau d'intensité (dB).

On regarde si le niveau varie quand la fréquence change, en restant dans des fréquences que le haut-parleur reproduit bien. On répond en s'appuyant sur les valeurs relevées : si le niveau reste à peu près le même, la fréquence n'agit pas sur le niveau d'intensité ².

Pour le premier son : $f_1 = \dfrac{1200}{4}$.

On calcule : $f_1 = 300$, soit 300 Hz.

Pour le second son, 600 Hz signifie 600 vibrations par seconde.

Sur 4 secondes : $600 \times 4 = 2400$ vibrations.

On vérifie la cohérence : le second son a une fréquence plus élevée que le premier, il produit donc plus de vibrations sur la même durée (2 400 contre 1 200).