Qu'est-ce que c'est ?
Atividades científicas sobre este tema
Avec l'application FizziQ, les élèves peuvent visualiser l'amplitude d'un son en temps réel grâce au module d'enregistrement sonore.
Étapes :
Ouvrir FizziQ et sélectionner le module Niveau sonore ou Oscillogramme pour afficher le signal capté par le microphone.
Produire un son doux (chuchotement) puis un son fort (claquement de mains) à même distance du smartphone.
Observer sur l'écran la différence de hauteur des oscillations : le son fort produit des crêtes bien plus hautes que le son doux.
Conclure que l'amplitude du signal est directement liée au volume sonore perçu. Les élèves peuvent enregistrer leurs mesures dans le cahier d'expérience de FizziQ.
Atividades científicas sobre este tema
Plusieurs expériences facilement réalisables avec un smartphone, une tablette ou un ordinateur permettent de mesurer et comprendre l'amplitude d'un signal sonore.
1 : Chloé au concert - Relation entre niveau sonore et distance à la source : https://www.fizziq.org/team/chlo%C3%A9-au-concert
2 : Addition des ondes sonores - Quelle est l'augmentation du niveau sonore quand on additionne deux ondes de même intensité ? : https://www.fizziq.org/team/addition-des-ondes-sonores
3 : Bruit blanc - Quelles sont les fréquences qui composent un bruit blanc ? : https://www.fizziq.org/team/bruit-blanc
Atividades científicas sobre este tema
Un peu d'histoire
La notion d'amplitude est formalisée dès le XVIIe siècle avec les travaux de Christiaan Huygens sur les pendules. Il observe que la hauteur de balancement d'un pendule détermine l'énergie du mouvement. Cette idée s'étend ensuite à toutes les ondes.
Amplitude et énergie
L'énergie transportée par une onde est proportionnelle au carré de son amplitude. Doubler l'amplitude d'une onde revient à quadrupler son énergie. C'est pourquoi un séisme de forte amplitude est bien plus destructeur qu'un séisme de faible amplitude.
Ordres de grandeur
L'amplitude de pression d'un son au seuil d'audibilité est d'environ 20 µPa. Lors d'un concert rock, elle peut atteindre plusieurs pascals. L'amplitude d'une vague océanique varie de quelques centimètres (mer calme) à plus de 15 mètres lors d'une tempête.
Expériences complémentaires
L'expérience Chloé au concert permet d'étudier comment l'amplitude sonore varie avec la distance à la source.
Formule
Pour une onde sinusoïdale : y(t) = A × sin(2π × f × t)
Signification :
A : amplitude maximale (unité de la grandeur oscillante, par exemple Pa pour le son)
f : fréquence de l'onde (Hz)
t : temps (s)
y(t) : valeur de la grandeur oscillante à l'instant t
Exemples d'application
- Le volume d'une enceinte augmente quand l'amplitude du signal électrique envoyé au haut-parleur augmente
- Les vagues de la mer : une grosse vague a une amplitude bien plus grande qu'un petit clapotis
- Le tremblement de terre : l'amplitude des ondes sismiques détermine l'intensité des secousses ressenties
- Un diapason frappé fort produit un son de grande amplitude, frappé doucement un son de faible amplitude
- Le réglage du volume sur un smartphone modifie l'amplitude du signal audio envoyé aux écouteurs
FAQ
Q : Quelle est la différence entre amplitude et fréquence ?
R : L'amplitude mesure l'intensité d'une oscillation (son fort ou faible), tandis que la fréquence mesure le nombre d'oscillations par seconde (son aigu ou grave). Ce sont deux caractéristiques indépendantes d'une onde.
Q : L'amplitude change-t-elle la hauteur d'un son ?
R : Non. L'amplitude modifie le volume du son (fort ou faible), pas sa hauteur. La hauteur dépend de la fréquence. Un la à 440 Hz reste un la, qu'il soit joué fort ou doucement.
Q : Comment mesurer l'amplitude d'un son avec un smartphone ?
R : Avec FizziQ, on peut afficher l'oscillogramme du son capté par le microphone. L'amplitude se lit comme la hauteur maximale des crêtes du signal par rapport à la ligne de repos.
Q : L'amplitude diminue-t-elle avec la distance ?
R : Oui. L'amplitude d'une onde diminue quand on s'éloigne de la source. C'est l'atténuation. Pour le son, l'intensité sonore décroît avec le carré de la distance.
Q : Quelle unité utilise-t-on pour l'amplitude ?
R : L'unité dépend de la grandeur physique oscillante. Pour une onde sonore, on mesure la surpression en pascals (Pa). Pour une onde mécanique, l'amplitude s'exprime en mètres (m).