Diapasons : fréquence du La
Étude des fréquences de diapasons au cours de l'histoire
Description détaillée
Historiquement, les diapasons n'ont pas toujours été accordés à la même fréquence. En étudiant les sons de diapasons de différentes époques et présents dans la bibliothèque de sons de l'application, l'élève se familiarise avec la notion et le calcul des fréquences. Cette activité ouvre des voies pédagogiques intéressantes sur les notes et la gamme. L'application FizziQ permet de mesurer ces fréquences directement avec le microphone du smartphone, grâce à l'instrument Fréquence fondamentale, et de consigner les résultats dans le cahier d'expérience.
Objectifs pédagogiques
- Mesurer la fréquence d'un son à l'aide d'outils numériques
- Comprendre le lien entre fréquence et hauteur sonore
- Comparer des fréquences correspondant à différentes époques
- Utiliser plusieurs méthodes pour mesurer une fréquence
- Comprendre l'importance de la standardisation scientifique
Concepts scientifiques
Instruments et capteurs
Instruments scientifiques
- Fréquence fondamentale
Capteurs
- Microphone
Fonctionnalités FizziQ
- Bibliothèque de sons — Fournit les enregistrements des trois diapasons (baroque, époque de Mozart, moderne) à écouter et analyser directement dans l'application.
- Cahier d'expérience — Permet de consigner le tableau des fréquences mesurées, les captures d'écran (oscillogramme, spectre) et les conclusions de l'activité.
Matériel nécessaire
- Smartphone avec l'application FizziQ, permettant l'analyse de la fréquence fondamentale d'un son
- Enregistrements des trois diapasons disponibles dans la bibliothèque de sons de FizziQ
- Cahier d'expérience FizziQ
- Écouteurs (optionnel) pour une meilleure qualité d'écoute
- Note : le protocole reste adaptable à tout autre outil d'analyse spectrale comparable.
Protocole expérimental
Sais-tu que la note « La » n'a pas toujours eu la même fréquence ? Nous allons mesurer les fréquences de diapasons de différentes époques.
Dans la bibliothèque de sons de FizziQ, écoute les trois enregistrements de diapasons (diapason baroque, diapason de l'époque de Mozart, diapason moderne). Entends-tu une différence de hauteur ?
Sélectionne l'instrument Fréquence fondamentale. Fais jouer chaque diapason près du micro et note sa fréquence dans un tableau (époque ; fréquence en Hz).
Deuxième méthode : affiche l'oscillogramme du son, mesure la période T du signal et calcule f = 1/T. Retrouves-tu les mêmes valeurs qu'avec la première méthode ?
Affiche le spectre de fréquences d'un des diapasons : combien de pics observes-tu ? Que peux-tu en conclure sur la pureté du son d'un diapason ?
Classe les trois diapasons du plus grave au plus aigu, puis par époque. Lequel correspond à la norme actuelle de 440 Hz ?
À ton avis, pourquoi a-t-il fallu adopter une norme internationale ? Quels problèmes posaient des « La » différents selon les pays ?
Consigne ton tableau, tes captures d'écran et tes conclusions dans le cahier d'expérience.
Résultats attendus
Chaque diapason produit un son stable caractérisé par une fréquence précise. Les mesures montrent que les diapasons historiques possèdent des fréquences différentes. Le diapason moderne produit généralement une fréquence proche de 440 Hz. Les diapasons plus anciens présentent des fréquences légèrement plus basses ou plus élevées. Le spectre de fréquences montre un pic dominant correspondant à la fréquence fondamentale du diapason. De petites harmoniques peuvent apparaître mais restent de faible amplitude. Les valeurs mesurées peuvent varier légèrement selon les conditions d'enregistrement et la qualité du microphone.
Questions scientifiques possibles
- Pourquoi les diapasons produisent-ils des sons presque purs ?
- Comment la longueur des branches influence-t-elle la fréquence du diapason ?
- Pourquoi différentes fréquences ont-elles été utilisées dans l'histoire ?
- Pourquoi observe-t-on parfois des harmoniques dans le spectre ?
- Comment la température peut-elle influencer la fréquence d'un diapason ?
- Pourquoi la standardisation est-elle importante pour les musiciens ?
Explications scientifiques
Un diapason est un instrument métallique en forme de U qui produit une fréquence stable lorsqu'il est frappé, servant de référence pour l'accordage des instruments. La hauteur du son émis dépend des dimensions et de la masse des branches. Historiquement, la fréquence de référence du La — celui situé au-dessus du do central du piano, noté La3 en notation française et A4 en notation anglo-saxonne — a considérablement varié: à l'époque de Mozart (fin du XVIIIe siècle), elle était d'environ 421-422 Hz; à l'époque baroque les fréquences variaient fortement d'une ville à l'autre — les ensembles de musique baroque actuels ont choisi par convention un « La » à 415 Hz, un demi-ton sous la norme moderne —, tandis qu'à l'époque romantique, certains orchestres montaient jusqu'à 450 Hz pour obtenir un son plus brillant. En 1859, la France a été le premier pays à fixer légalement un « diapason normal » à 435 Hz, avant que d'autres références ne s'imposent ailleurs. La norme internationale de 440 Hz, adoptée en 1939 et confirmée en 1955, a mis fin à cette diversité qui compliquait les collaborations entre musiciens de différentes régions. Aujourd'hui encore, certains ensembles de musique ancienne utilisent des diapasons historiques pour retrouver la sonorité d'époque des œuvres interprétées.
Pour aller plus loin : La 440 (Wikipédia) retrace l'histoire de la normalisation du diapason | Diapason décrit le fonctionnement physique de l'instrument.
Extensions possibles
- Comparer le son d'un diapason réel avec un enregistrement numérique
- Mesurer la fréquence d'autres instruments comme une flûte ou une guitare
- Étudier l'influence de la température sur la fréquence d'un diapason
- Comparer plusieurs applications de mesure de fréquence
- Étudier la relation entre fréquence et note musicale dans une gamme
Questions fréquentes
Qu'est-ce qu'un diapason ?
Un diapason est un instrument métallique qui produit une fréquence stable utilisée comme référence pour accorder les instruments.
Pourquoi les fréquences historiques sont-elles différentes ?
Avant l'adoption d'une norme internationale, chaque région utilisait sa propre fréquence de référence.
Pourquoi observe-t-on un pic principal dans le spectre ?
Le diapason produit principalement une seule fréquence, appelée fréquence fondamentale.
La fréquence mesurée est-elle toujours exacte ?
De légères variations peuvent apparaître à cause du bruit ambiant ou des limites du microphone.
Pourquoi utilise-t-on plusieurs méthodes de mesure ?
Utiliser plusieurs méthodes permet de vérifier la précision des résultats et de mieux comprendre le signal sonore.
Cette activité fait partie de nos ressources sur le son. Pour approfondir la mesure et l'analyse du son (oscillogramme, spectre, spectrogramme, décibels) et retrouver les douze expériences, consultez notre guide complet pour mesurer et analyser le son avec un smartphone ou un ordinateur.
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