Fréquence, période et perception du son : cours de 2de
Publié le 9 novembre 2026 · Mis à jour le 9 novembre 2026 · Signaler une erreur
L'essentiel
Un signal périodique se répète identique à lui-même ; sa périodeT est la plus petite durée de ce motif, mesurée en secondes.4
La fréquencef compte les répétitions par unité de temps, en hertz (Hz), et vaut l'inverse de la période : f=T1.4
Pour mesurer, on lit la durée de plusieurs périodes sur la représentation temporelle, on divise par leur nombre, puis on calcule f.2
Plus la fréquence est grande, plus le son est aigu : le son aigu a la plus petite période.23
Le timbre est lié à la forme du signal : deux sons de même hauteur mais de formes différentes ne sonnent pas pareil.2
Pourquoi parler de période et de fréquence ?
Quand tu joues une note de guitare ou que tu prononces une voyelle, l'air se met à vibrer. Cette vibration est un son.5 Ton oreille ne perçoit pas seulement qu'il y a du bruit : elle distingue un son grave d'un son aigu, une flûte d'un violon. Pour passer de cette impression à des mesures, la physique utilise deux grandeurs jumelles : la période et la fréquence.
Dans ce cours, tu vas apprendre à :
reconnaître un signal périodique et repérer son motif ;
définir la période et la fréquence, avec leurs unités ;
déterminer ces deux grandeurs à partir d'une représentation temporelle, comme celle d'un oscilloscope ou d'un logiciel d'enregistrement ;2
relier la fréquence à la hauteur d'un son et la forme du signal à son timbre.2
Tu as déjà vu comment un signal sonore est émis puis se propage. Ici, on s'intéresse à ce que ce signal contient : à quelle cadence il se répète, et comment cette cadence se traduit dans ce que tu entends.
Le signal périodique et sa période
Imagine un balancier qui va et vient. Une période correspond à un aller-retour complet : le balancier repasse au même endroit, dans le même sens. Pour un signal sonore, c'est pareil : on cherche la durée au bout de laquelle la courbe recommence exactement la même forme.
Un signal sinusoïdal de période 2 ms · Entre deux maxima consécutifs, il s'écoule une période.
La fréquence : compter les répétitions
L'idée est intuitive : plus un phénomène se reproduit souvent, plus sa fréquence est grande.4 Un battement de cœur rapide a une fréquence plus élevée qu'un battement lent. Pour un son, une vibration très rapide correspond à une fréquence élevée.
Pourquoi cet inverse ? Si un motif dure T=0,01 s, il tient 100 fois dans une seconde. Le nombre de motifs par seconde est donc 0,011=100, soit f=100 Hz. Plus la période est courte, plus il y a de motifs par seconde, donc plus la fréquence est grande.
Passer de T à f et de f à T : conversions pas à pas
Quelques couples période – fréquence
Période T
Fréquence f
4 ms
250 Hz
2 ms
500 Hz
1 ms
1 000 Hz
0,5 ms
2 000 Hz
Quelques couples période – fréquence
Mesurer une période sur une représentation temporelle
En laboratoire, un microphone transforme la vibration de l'air en tension électrique. Un oscilloscope ou un logiciel d'acquisition affiche cette tension en fonction du temps : c'est la représentation temporelle du son. Le programme de Seconde demande de savoir y déterminer la période et la fréquence d'un signal sonore.2
Figer l'imageObtiens une courbe stable à l'écran.
Compter N périodesLis la durée totale de N motifs.
Calculer TDivise la durée par N.
Calculer ff = 1/T, avec T en secondes.
Mesurer la fréquence d'un son
Pourquoi mesurer sur plusieurs périodes et non sur une seule ? Parce qu'une lecture sur le graphique est toujours un peu imprécise : une erreur d'un demi-carreau pèse lourd sur une durée courte, beaucoup moins sur une durée longue. En divisant par N, l'erreur est elle aussi divisée. Les consignes d'évaluation du programme demandent d'ailleurs que la mesure soit faite sur plusieurs périodes.2
De la fréquence à la hauteur du son
Un contrôle simple, souvent utilisé en classe : après avoir mesuré les périodes, on calcule les fréquences et on vérifie que le son perçu comme le plus aigu possède bien la période la plus petite.3 Perception et mesure doivent s'accorder ; si ce n'est pas le cas, c'est qu'une mesure ou une conversion est à revoir.2
Timbre, forme du signal et sons complexes
Sur un écran, deux enregistrements de même période peuvent donc présenter des motifs différents : l'un arrondi comme une vague régulière, l'autre plus anguleux. La période, et donc la hauteur, est identique ; la forme du motif change, et avec elle le timbre.
Signal sonore
Période T
En secondes
T = 1/f
Fréquence f
En hertz
f = 1/T
Hauteur
Grave ou aigu
Liée à f
Timbre
Forme du signal
Dosage d'harmoniques
Du signal à ce que l'on entend
Cette décomposition explique le timbre : chaque instrument mélange ses harmoniques en proportions différentes, ce qui donne à son signal une forme particulière. Une note de piano et une note de flûte de même hauteur ont la même fréquence fondamentale, mais pas le même dosage d'harmoniques, donc pas la même forme de signal.
Les pièges à éviter
Exercices corrigés
Exercice 1 Fréquence d'un signal enregistré
★☆☆Environ 8 min
Sur l'écran d'un logiciel d'enregistrement, tu comptes 4 périodes complètes d'un signal sonore sur une durée totale de 10 ms.
Calcule la période T du signal.
En déduis sa fréquence f en hertz.
Indice 1
La période est la durée d'un seul motif : divise la durée totale par le nombre de périodes.
Indice 2
Convertis la période en secondes avant de calculer l'inverse.
Voir la correction pas à pas
On divise la durée totale par le nombre de périodes : T=410ms=2,5 ms.
On convertit en secondes : T=2,5×10−3 s.
On applique f=T1=2,5×10−31=400 Hz.
Le signal a une période de 2,5 ms et une fréquence de 400 Hz.
Exercice 2 De la fréquence à la période
★★☆Environ 8 min
Un son périodique a une fréquence de 250 Hz.
Calcule sa période en millisecondes.
Indice 1
Utilise T=f1.
Indice 2
Le résultat obtenu est en secondes : convertis-le en millisecondes.
Voir la correction pas à pas
On écrit la relation : T=f1.
On remplace : T=2501=0,004 s.
On convertit : 0,004s=4 ms.
La période de ce son est de 4 ms.
Exercice 3 Quel son est le plus aigu ?
★★★Environ 12 min
On a enregistré deux sons. Le son A a une période de 2 ms, le son B une période de 0,5 ms.
Calcule la fréquence de chaque son.
Indique lequel est le plus aigu en justifiant.
Calcule l'écart entre les deux fréquences, fB−fA, en hertz.
Indice 1
Convertis chaque période en secondes avant de calculer.
Indice 2
Le son le plus aigu est celui qui a la plus grande fréquence.
Voir la correction pas à pas
Pour A : TA=2×10−3 s, donc fA=2×10−31=500 Hz.
Pour B : TB=0,5×10−3 s, donc fB=0,5×10−31=2000 Hz.
B a la plus petite période et la plus grande fréquence : c'est le son le plus aigu.
L'écart vaut fB−fA=2000−500=1500 Hz.
Le son B est le plus aigu ; son écart de fréquence avec A est de 1 500 Hz.
Quiz
8 questions · correction immédiate · ton score reste sur ton appareil.
La fréquence est l'inverse de la période : f=T1. Écrire f=T serait faux, car les deux grandeurs varient en sens contraire : quand l'une grandit, l'autre diminue.
La fréquence se mesure en hertz. La seconde est l'unité de la période, ce qui est l'erreur tentante ; le décibel concerne le niveau d'intensité sonore.
On convertit T=5×10−3 s, puis f=5×10−31=200 Hz. Oublier la conversion et calculer 51 donnerait 0,2, un résultat mille fois trop petit.
C'est faux : le son aigu a la plus petite période et la plus grande fréquence. L'erreur tentante vient de l'idée qu'« aigu » rime avec « grand », alors que la période est une durée de motif qui raccourcit quand le son monte.
À fréquence égale, c'est la forme du signal qui change, donc le timbre. La hauteur et la période sont identiques par hypothèse : les proposer revient à oublier que la fréquence est la même.
On convertit f=2000 Hz, puis T=20001=0,0005 s =0,5 ms. Répondre 2 ms viendrait d'un oubli de l'inverse.
Une erreur de lecture sur une longue durée, divisée par le nombre de périodes, devient petite. La période d'un signal périodique ne change pas d'un motif à l'autre, donc la deuxième réponse est fausse.
Comme f=T1, diviser T par 2 multiplie f par 2, et un signal périodique se décompose bien en sinusoïdes. La fréquence se mesure en hertz, pas en secondes, et la hauteur dépend de la fréquence, non de l'intensité.
Les questions qu'on se pose
Comment savoir si un signal est périodique ?
Regarde si le même motif revient identique, à intervalles égaux, sur ta représentation temporelle. Si tu peux décaler la courbe d'une certaine durée et la faire se superposer à elle-même, le signal est périodique, et la plus petite durée de décalage est la période.4 Un bruit irrégulier, sans motif qui revient, n'est pas périodique.
Pourquoi la fréquence est-elle l'inverse de la période ?
La période est la durée d'un motif ; la fréquence est le nombre de motifs par unité de temps.4 Si un motif dure T secondes, il en tient T1 en une seconde. Un motif de 0,1 s tient donc 10 fois dans une seconde : f=10 Hz.
Peut-on trouver la fréquence sans connaître la période ?
Oui, en comptant directement le nombre de motifs qui passent pendant une durée connue, puis en divisant par cette durée. Certains appareils, comme le fréquencemètre, le font automatiquement pour des signaux électriques périodiques simples.4 Sur un enregistrement, on passe plus souvent par la période, puis par f=T1.
Un son aigu est-il toujours plus fort qu'un son grave ?
Non. La hauteur dépend de la fréquence, alors que le fait d'être fort ou faible dépend du niveau d'intensité sonore, une autre caractéristique de la perception.21 Tu peux avoir un son aigu faible ou un son grave fort.
Que faut-il savoir faire à l'évaluation sur ce chapitre ?
Les attendus du programme portent sur quatre savoir-faire : lire une courbe de signal sonore, y repérer la période, en tirer la fréquence, puis rattacher la fréquence à la hauteur et la forme du signal au timbre.2 Pour t'y préparer, exerce-toi à convertir les unités, à appliquer f=T1 et à classer deux sons du plus grave au plus aigu.