El sonido de las campanas
El sonido de las campanas
Sons harmoniques et non harmoniques avec l'étude du son des cloches
Pourquoi le son d'une cloche est-il si particulier et immédiatement reconnaissable parmi tous les instruments de musique ? Lorsque tu entends les cloches de Notre-Dame ou le carillon d'une église de village, ton oreille perçoit un son riche et complexe, très différent de celui d'une flûte ou d'un violon. Le secret réside dans la composition du son. La plupart des instruments de musique produisent des sons dits harmoniques : les fréquences qui composent le son sont des multiples entiers d'une fréquence de base. Mais les cloches font exception : leurs fréquences ne suivent pas cette règle, ce qui leur confère ce timbre unique et parfois mystérieux. Dans esta actividad, tu vas utiliser l'analyse spectrale de FizziQ pour visualiser et comparer les fréquences des sons d'une cloche et d'un hautbois, et comprendre pourquoi ces deux instruments sonnent si différemment.
Learning objectives:
El alumno utiliza la bibliothèque de sons de FizziQ pour écouter et analyser le spectre de fréquences d'une cloche et d'un hautbois. Il relève les fréquences principales de chaque son, vérifie si elles sont des multiples entiers de la fondamentale, et conclut sur la nature harmonique ou inharmonique de chaque instrument.
FizziQ
Autor:
Duración:
30-40
Lo que harán los estudiantes:
'- Utiliser l'analyse spectrale de FizziQ pour identifier les fréquences d'un son
- Distinguer un son harmonique d'un son inharmonique
- Identifier la frecuencia fundamental et les harmoniques d'un son
- Comprendre la notion de timbre musical
- Rechercher dans son environnement des sons harmoniques et inharmoniques
Conceptos científicos:
'- Fréquence fondamentale
- Harmoniques et série harmonique
- Son harmonique et inharmonique
- Spectre de fréquences
- Timbre musical
- Modes de vibration
Sensores:
'- Micrófono (analyse spectrale)
- Micrófono (frecuencia fundamental)
What is required:
'- Smartphone o tableta con FizziQ
- Bibliothèque de sons FizziQ (cloche, hautbois)
- Optionnel : divers objets sonores du quotidien
- Cuaderno de experiencias FizziQ
Procedimiento experimental:
Nous étudions el sonido de una cloche y découvrons pourquoi cet instrument de musique es particulier.
Dans la pestaña Herramientas, ouvre la biblioteca de sonidos y elige el sonido de una cloche.
À l'aide du spectre de frecuencias, registra en tu cuaderno les frecuencias qui composent el sonido de cette cloche.
Compara ce spectre au spectre del sonido de un hautbois que tu trouveras en la biblioteca de sonidos.
Un son harmonique es un sonido dont les frecuencias qui le composent sont des multiples entiers les unes des autres.
Le son de un hautbois est-il harmonique ? Quelle es la frecuencia la más basse ? C'est la frecuencia fundamental.
Le son de la cloche est-il harmonique ? ¿Por qué ? Combien de frecuencias ¿puedes déceler ?
Trouves-tu chez toi des instruments qui produisent des sons harmoniques ?
¿Puedes trouver des instruments o objets produisant des sons inharmoniques ?
Résume ton étude en le cuaderno de experiencias en y ajoutant du texte y des photos.
Resultados esperados:
Le spectre du hautbois montre des pics à des fréquences régulièrement espacées (f, 2f, 3f, 4f...) confirmant son caractère harmonique, avec une fondamentale typique autour de 440 Hz (La3). Le spectre de la cloche montre des pics à des fréquences qui ne sont pas des multiples entiers de la fondamentale : les rapports typiques sont 1 ; 1,2 ; 1,5 ; 2,0 mais avec des valeurs non entières entre les pics. On observe généralement 4 à 8 fréquences bien distinctes pour une cloche. L'élève pourra identifier des sons harmoniques (voix, guitare, flûte) et inharmoniques (casserole, cymbale, gong) dans son environnement.
Preguntas científicas:
'- Pourquoi les cloches produisent-elles des sons inharmoniques alors que les cordes produisent des sons harmoniques ?
- Comment la forme d'une cloche influence-t-elle les fréquences produites ?
- Pourquoi notre oreille perçoit-elle le timbre d'un instrument comme une qualité distincte ?
- Peut-on accorder une cloche pour la rendre harmonique ?
- Quels autres objets du quotidien produisent des sons inharmoniques ?
Explicaciones científicas:
La différence entre sons harmoniques y inharmoniques es fondamentale en acoustique musicale. Un son harmonique, comme celui de un hautbois o de una corde de guitare, présente un spectre de frecuencias suivant la série harmonique : f, 2f, 3f, 4f... Cette structure régulière résulte du mode de vibration de el instrumento : une colonne d'air o une corde vibrante génère des ondas estacionarias dont les frecuencias sont des multiples entiers de la fondamentale.
Un son inharmonique, typique des cloches, des gongs o des plaques métalliques, présente un spectre où les frecuencias ne sont pas des multiples entiers de la fondamentale. Cette irrégularité s'explique par la géométrie tridimensionnelle complexe de ces objets, qui vibrent simultanément selon plusieurs modes indépendants.
Dans une cloche, les frecuencias typiquement présentes incluent le hum (fondamentale), la tierce, la quinte y l'octave, mais leurs rapports exacts varient selon la forme y les dimensions de la cloche. C'est cette structure inharmonique qui confère aux cloches leur sonorité distinctive.
Le spectre de frecuencias de FizziQ utilise la transformée de Fourier rapide (FFT) para décomposer le signal sonore y visualiser ces composantes spectrales. L'outil permet d'identifier précisément les frecuencias présentes en chaque son y d'observer directement cette différence fondamentale entre instruments harmoniques y inharmoniques.
Actividades de ampliación:
'- Enregistrer et analyser le spectre d'objets du quotidien (verres, casseroles, clés)
- Comparer les spectres de différentes notes jouées par un même instrument
- Étudier le phénomène de battements dans le son d'une cloche
- Analyser le spectre d'un diapason (son quasi pur avec une seule fréquence)
Preguntas frecuentes:
Q: ¿Qué esun spectre de fréquences ?
R: Un spectre de fréquences est un graphique qui décompose un son complexe en ses fréquences élémentaires. Chaque pic du spectre correspond à une fréquence présente dans le son, et sa hauteur indique l'intensité de cette composante.
Q: ¿Cómo lire le spectre dans FizziQ ?
R: Sur l'axe horizontal se trouvent les fréquences (en Hz) et sur l'axe vertical l'amplitude. Les pics les plus hauts correspondent aux fréquences les plus intenses. La frecuencia fundamental est généralement le premier pic significatif.
Q: ¿Por qué les sons harmoniques sont-ils plus agréables à l'oreille ?
R: Notre système auditif est adapté pour percevoir les sons harmoniques comme consonants car les harmoniques se renforcent mutuellement. Les sons inharmoniques créent des interférences plus complexes, perçues comme un timbre plus riche mais parfois dissonant.