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Enseignement scientifique · Première

Entendre la musique : exercices corrigés de Première

Publié le 7 novembre 2026 · Mis à jour le 7 novembre 2026 · Signaler une erreur

L'essentiel

  • Un son est d'abord une vibration de l'air qui met le tympan en mouvement ; l'oreille moyenne transmet cette stimulation mécanique à l'oreille interne 2.
  • Dans l'oreille interne, la stimulation devient un phénomène bio-électrique, dont l'information est traitée par plusieurs relais jusqu'au cortex cérébral, d'où naît la perception 2.
  • Les neurosciences de la musique cherchent quelles zones du cerveau interviennent dans la perception, la mémoire, les émotions et la pratique musicale 2.
  • Pour les calculs : la période vaut T = 1/f, le nombre de vibrations vaut f × durée, et monter d'une octave revient à doubler la fréquence.

Comment utiliser ces exercices

Ces exercices t'aident à relier deux regards sur la musique : celui du physicien, qui décrit une vibration par des nombres, et celui du biologiste, qui suit le trajet de cette vibration jusqu'au cerveau. Ils sont classés par difficulté croissante, du niveau 1 (réactiver le cours) au niveau 3 (raisonner sur une démarche scientifique).

Rappel des outils de calcul

Les exercices

Exercice 1 Remettre la chaîne de l'audition dans l'ordre

★☆☆Environ 5 min

Voici cinq événements, donnés dans le désordre :

  • A. La stimulation mécanique est transmise à l'oreille interne.
  • B. Le tympan est mis en mouvement.
  • C. Une perception du son se forme.
  • D. Un phénomène bio-électrique apparaît dans l'oreille interne.
  • E. Des vibrations de l'air arrivent à l'oreille.
  1. Remets-les dans l'ordre chronologique.
  2. Quelle est la dernière étape, et dans quelle partie du corps se situe le dernier relais du traitement ?
Indice 1

Commence par l'événement qui a lieu à l'extérieur du corps.

Indice 2

Le traitement de l'information se poursuit à travers plusieurs relais avant la perception.

Voir la correction pas à pas
  1. Le point de départ est physique et extérieur : E, les vibrations de l'air arrivent à l'oreille 2.

  2. Ces vibrations mettent le tympan en mouvement : B 2.

  3. L'oreille moyenne transmet la stimulation mécanique à l'oreille interne : A 2.

  4. Dans l'oreille interne, la stimulation provoque un phénomène bio-électrique : D 2.

  5. Le traitement de l'information se poursuit ensuite, jusqu'à la perception : C 2. L'ordre est donc E, B, A, D, C.

  6. Le dernier relais du traitement est le cortex cérébral 2.

L'ordre est E, B, A, D, C. Retiens le changement de nature de l'information : d'abord une vibration mécanique, puis un phénomène bio-électrique, enfin une perception construite par le cerveau.

Exercice 2 Calculer la période d'un son

★☆☆Environ 5 min

Un diapason émet un son de fréquence f=440f=440 Hz. On suppose la vibration parfaitement régulière.

Calcule la période TT de ce son, en millisecondes (ms), arrondie au centième.

Indice 1

La période est l'inverse de la fréquence.

Indice 2

1 s = 1000 ms.

Voir la correction pas à pas
  1. On écrit la relation entre période et fréquence : T=1fT=\dfrac{1}{f}.

  2. On remplace : T=1440≈0,002273T=\dfrac{1}{440}\approx 0{,}002273 s.

  3. On convertit en millisecondes : 0,002273×1000≈2,270{,}002273\times 1000\approx 2{,}27 ms.

La période vaut environ 2,27 ms : une vibration complète dure un peu plus de deux millièmes de seconde. Plus la fréquence est élevée, plus la période est courte.

Exercice 3 Compter les vibrations d'une note tenue

★☆☆Environ 5 min

Un instrumentiste tient pendant 3 secondes une note de fréquence 262 Hz.

Combien de vibrations complètes l'air a-t-il effectuées pendant cette durée ?

Indice 1

La fréquence est un nombre de vibrations par seconde.

Indice 2

Multiplie par la durée en secondes.

Voir la correction pas à pas
  1. On identifie la relation : N=f×ΔtN=f\times\Delta t.

  2. On vérifie les unités : ff en Hz (vibrations par seconde) et Δt\Delta t en s.

  3. On calcule : N=262×3=786N=262\times 3=786.

La note met l'air en vibration 786 fois en 3 s. Ces vibrations sont celles qui atteignent le tympan et le mettent en mouvement 2.

Exercice 4 Monter de deux octaves

★★☆Environ 8 min

Une note a pour fréquence 220 Hz. Monter d'une octave revient à doubler la fréquence.

  1. Quelle est la fréquence de la note située une octave plus haut ?
  2. Quelle est la fréquence de la note située deux octaves plus haut ?
  3. Un élève affirme qu'il faut ajouter 220 Hz à chaque octave. Montre que cette règle donne un autre résultat dès la deuxième octave.
Indice 1

Deux octaves, c'est deux doublements successifs.

Indice 2

Pour la question 3, calcule le résultat de la règle de l'élève après chaque octave.

Voir la correction pas à pas
  1. Une octave plus haut : 220×2=440220\times 2=440 Hz.

  2. Deux octaves plus haut : on double encore, 440×2=880440\times 2=880 Hz, soit 220×22220\times 2^2.

  3. Règle de l'élève : 220+220=440220+220=440 Hz après une octave (même résultat que le doublement).

  4. Après deux octaves, la règle de l'élève donne 440+220=660440+220=660 Hz, alors que le doublement donne 880 Hz. La règle additive est donc fausse.

Deux octaves plus haut, la fréquence est de 880 Hz. Un intervalle s'exprime par un rapport de fréquences : on multiplie, on n'additionne pas.

Exercice 5 Utiliser un rapport de fréquences

★★☆Environ 8 min

Un intervalle musical est défini par un rapport de fréquences égal à 32\dfrac{3}{2} : la note la plus aiguë a une fréquence égale à 32\dfrac{3}{2} de celle de la note la plus grave.

La note grave a pour fréquence 300 Hz.

  1. Calcule la fréquence de la note aiguë.
  2. Calcule l'écart en hertz entre les deux notes.
  3. Si l'on joue les deux notes une octave plus haut, cet écart reste-t-il le même ? Le rapport reste-t-il le même ?
Indice 1

Multiplie la fréquence grave par la fraction donnée.

Indice 2

Pour la question 3, double les deux fréquences puis recalcule l'écart et le rapport.

Voir la correction pas à pas
  1. Fréquence aiguë : 300×32=450300\times\dfrac{3}{2}=450 Hz.

  2. Écart : 450−300=150450-300=150 Hz.

  3. Une octave plus haut, les deux fréquences sont doublées : 600 Hz et 900 Hz.

  4. Nouvel écart : 900−600=300900-600=300 Hz, donc l'écart a doublé.

  5. Nouveau rapport : 900600=32\dfrac{900}{600}=\dfrac{3}{2}, donc le rapport est inchangé.

La note aiguë est à 450 Hz. L'écart en hertz change quand on monte d'une octave, mais le rapport 32\frac{3}{2} reste identique : c'est lui qui caractérise l'intervalle, ce qui illustre l'idée d'une musique faite de nombres 1.

Exercice 6 Raisonner sur une démarche en neurosciences

★★★Environ 12 min

Des chercheurs veulent savoir quelles zones du cerveau traitent la musique. Ils étudient notamment des patients présentant des lésions cérébrales et observent ce que ces personnes ne parviennent plus à faire 2.

  1. Quels aspects de l'expérience musicale les neurosciences de la musique cherchent-elles à relier à des zones du cerveau ?
  2. Explique en une ou deux phrases pourquoi observer des patients lésés peut renseigner sur le rôle d'une zone.
  3. Donne une limite de ce raisonnement : pourquoi la perte d'une capacité ne prouve-t-elle pas, à elle seule, que la zone lésée est la seule concernée ?
Indice 1

Pense à la logique « si on retire un élément, qu'est-ce qui disparaît ? ».

Indice 2

Le traitement de l'information passe par plusieurs relais successifs 2.

Voir la correction pas à pas
  1. Les travaux visent à identifier les zones qui traitent la musique et à préciser leur rôle dans la perception, la mémoire, les émotions et la pratique musicale 2.

  2. Principe : si une capacité musicale disparaît après une lésion à un endroit précis, on en déduit que cette zone participe à cette capacité. L'observation des patients lésés a servi de point de départ à ces recherches 2.

  3. Limite : le traitement passe par plusieurs relais jusqu'au cortex 2. Une capacité repose donc sur un réseau de zones : en léser une seule peut suffire à la faire disparaître, sans que cette zone soit la seule à intervenir.

  4. On croise donc plusieurs observations avant de conclure, au lieu de s'appuyer sur un seul cas.

Retiens la démarche : une observation (ce que le patient ne fait plus), une hypothèse (la zone lésée participe à cette fonction), puis une vérification par d'autres observations. Le cerveau traite la musique par un réseau de zones, pas par un point unique.

Les questions qu'on se pose

Quelle différence y a-t-il entre entendre un son et le percevoir ?

Entendre désigne la stimulation de l'oreille : des vibrations de l'air mettent le tympan en mouvement, puis l'information est transmise à l'oreille interne 2. Percevoir est le résultat du traitement de cette information par différents relais jusqu'au cortex cérébral 2. L'oreille reçoit, le cerveau construit la perception.

Pourquoi calcule-t-on avec des fréquences pour parler de musique ?

Parce qu'une note se décrit par le nombre de vibrations par seconde, donc par un nombre. Les intervalles entre notes se traduisent par des rapports de fréquences, ce qui fait de la musique un art de faire entendre les nombres 1. Dans les exercices, pense à multiplier ou diviser plutôt qu'à ajouter.

Sources

Programme visé : Enseignement scientifique - Première générale - Thème 4 : Son et musique, porteurs d'information · Éduscol

  1. Enseignement scientifique - Première générale - Thème 4 : Son et musique, porteurs d'information, Éduscol. Consulté le 7 novembre 2026.
  2. Audition - Acoustique physiologique, Encyclopædia Universalis. Consulté le 7 novembre 2026.

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