Bruit blanc
Quelle sont les fréquences qui composent un bruit blanc ?
Niveau :
Cycle 4
Auteur :
FizziQ
Objectif pédagogique :
Cette activité permet aux élèves de découvrir la composition fréquentielle d'un bruit blanc et de comprendre son importance comme référence en acoustique. Elle développe l'esprit critique en confrontant perception auditive et analyse scientifique.
Concepts abordés :
Spectre sonore, Fréquences audibles, Analyse spectrale, Densité spectrale de puissance, Analogies entre phénomènes ondulatoires
Description de l'activité :
L'élève explore d'abord le bruit blanc de manière sensorielle en l'écoutant via la bibliothèque de sons de FizziQ, puis formule des hypothèses sur sa composition fréquentielle. Il utilise ensuite le spectre de fréquences pour analyser objectivement sa composition et réalise plusieurs mesures pour vérifier la stabilité du spectre. À partir de ses observations, l'élève caractérise le bruit blanc et établit une analogie avec la lumière blanche.
Matériel requis :
Smartphone avec l'application FizziQ, Un environnement calme, Éventuellement des écouteurs pour une meilleure écoute
Eclairage scientifique
Le bruit blanc est un signal aléatoire caractérisé par une densité spectrale de puissance constante sur toute la gamme des fréquences audibles (généralement 20 Hz à 20 kHz pour l'humain). Son nom vient par analogie avec la lumière blanche qui contient toutes les longueurs d'onde du spectre visible à intensité égale. Mathématiquement, un bruit blanc idéal aurait une fonction d'autocorrélation qui serait une impulsion de Dirac, indiquant que les valeurs du signal à deux instants différents sont totalement décorrélées. Dans l'analyse spectrale réalisée avec FizziQ, le spectre de fréquences utilise la transformée de Fourier rapide (FFT) pour décomposer le signal temporel en ses composantes fréquentielles. Pour un bruit blanc parfait, ce spectre serait une ligne horizontale plate. Les légères variations observées sont dues aux imperfections du générateur, aux limites du microphone et aux résonances de l'environnement. Le bruit blanc est utilisé comme référence en acoustique, en masquage sonore et en ingénierie pour tester la robustesse des systèmes.