Acoustique

L'acoustique est une branche de la physique chargée d'étudier la production, la transmission, le stockage, la perception et la reproduction du son ; c'est-à-dire qu'il étudie en détail les ondes sonores qui se propagent à travers une matière, qui peut être à l'état gazeux, liquide ou solide, car le son ne se propage pas dans le vide. Le son est l'élément principal de l'acoustique et se compose d' ondes sonores qui sont produites lorsque les oscillations de la pression atmosphérique sont converties en ondes mécaniques.

Acoustique

Qu'est-ce que l'acoustique

C'est la branche de la physique qui étudie la production et le comportement lors de la transmission et de la destination des ondes sonores, ainsi que leur composition. En ce qui concerne l'acoustique, elle renvoie également à l'étude d'espaces physiques ou de salles où le son se propage et a de multiples applications pour les événements, les studios et les espaces publics.

Toujours en musique, c'est le terme que l'on entend par l'utilisation d'instruments qui produisent des sons par la voie acoustique, en laissant de côté les éléments électriques ou électroniques, par exemple la guitare acoustique.

Qu'étudie l'acoustique?

Acoustique

Cette science étudie le comportement des ondes sonores, qui sont des oscillations ou des fluctuations de vibrations résonnantes, et leur propagation, qui est comprise comme leur conduction de leur origine à leur destination. Le milieu dans lequel se propage une onde sonore doit avoir une élasticité (pouvoir subir des déformations réversibles par des forces extérieures), une inertie (peut rester au repos) et une masse (quantité de matière).

Ils ont l'amplitude (valeurs maximales et minimales dans son ondulation), la fréquence (nombre d'oscillations par seconde ou répétitions), la vitesse (le temps qui s'écoule entre le moment où il est généré et son récepteur), la longueur (la longueur de l'onde ou quelle distance existe entre deux crêtes ou vallées), la période (temps de chaque cycle pour sa répétition), l' amplitude (quantité d'énergie du signal, ne signifie pas le volume), la phase (position d'une onde par rapport à une autre) et puissance (quantité d'énergie acoustique par fois par la source).

Il existe deux types d'ondes selon la manière de se déplacer dans les médias: longitudinale (le mouvement sera parallèle à la direction de propagation de l' onde ) et transversale (le mouvement est perpendiculaire à la direction de propagation).

Au sein du phénomène acoustique, non seulement le son qui peut être facilement perçu par l'oreille humaine, mais aussi les infrasons et les ultrasons sont étudiés. Les infrasons sont ces fréquences sonores qui sont inférieures à ce que l'oreille humaine est capable de percevoir (20 hertz), mais pour certains animaux, elles sont totalement visibles et elles les utilisent comme une forme de communication sur de longues distances; tandis que l' échographie est les ondes qui sont au-dessus de l'audition perçues par l'être humain, à environ 20 000 hertz.

Pour cette étude, le son constitue un transport d'énergie sous forme de vibration, et sa vitesse dépendra de la densité du milieu et de la température de l'air. La vitesse sera plus élevée dans les solides et les liquides que dans les milieux gazeux (air). La vitesse du son dans l'air est d'environ 344 mètres en secondes à environ 20 ° C, bien que pour chaque degré centigrade supplémentaire de température, la vitesse de l'onde acoustique augmente à un rythme de 0, 6 m / s. Dans les liquides, en particulier l'eau, la vitesse sera d'environ 1 440 m / s, tandis que dans le solide, comme l'acier, elle sera d'environ 5 000 m / s.

Histoire de l'acoustique

Acoustique

Il remonte à la Rome antique et à la Grèce, où de multiples représentations musicales et théâtrales ont eu lieu dans des lieux construits à cet effet. Le philosophe et mathématicien grec Pythagore (569-496 avant JC), a commencé à étudier le phénomène acoustique, en remarquant la différence d'intervalles musicaux, en exprimant numériquement ces observations, et a défini ce qu'on appelle maintenant les harmoniques et les inharmoniques . Plus tard, le scientifique Aristote (384-322 avant JC), a donné les premières approximations sur les vagues, les décrivant comme des expansions et des contractions dans l'air qui sont tombées et ont frappé "l'air proche".

Marco Vitruvio Polión (80 / 70-15 AC), architecte et ingénieur romain, a été le précurseur de l' acoustique architecturale, écrivant sur les phénomènes acoustiques qui se sont déroulés dans les théâtres, et grâce à cela, il avait un dossier prendre en compte dans le domaine acoustique lors de la construction de salles théâtrales et musicales.

Ensuite, l'ingénieur, physicien et mathématicien Galileo Galilei (1564-1642), a conclu les études de Pythagore, en définissant plus clairement les ondes, donnant naissance à l'acoustique physiologique, et la décrivant comme un stimulus interprété par l'esprit comme un son, à l'acoustique psychologique. Marin Mersenne (1588-1648), philosophe et mathématicien français, a mené des expériences sur la vitesse de propagation du son; et Isaac Newton (1643-1727), ont formulé la vitesse du son dans les solides. Le physicien John William Strutt (1842-1919), également connu sous le nom de Lord Rayleigh, a écrit sur la production de sons sur les cordes, les cymbales et les membranes.

L'astronome, mathématicien et physicien Pierre-Simon Laplace (1749-1827), avec des études sur la propagation du son, ont été d'autres personnages illustres de l'histoire qui ont contribué au domaine acoustique. Hermann von Helmholtz (1821-1894), physicien et médecin, a étudié la relation entre les tons et les fréquences; L'inventeur et scientifique Alexander Graham Bell (1847-1922) a développé le téléphone en observant que certains matériaux pouvaient transformer et transporter les vibrations sonores; Thomas Alva Edison (1847-1931), inventeur, a réalisé l'amplification des vibrations sonores avec le développement du phonographe.

Branches d'acoustique

Il existe plusieurs classifications qui, ensemble, aident à définir ce qu'est l'acoustique, selon les moyens de propagation des ondes et leur utilité pratique. Certaines d'entre elles sont:

Acoustique de l'acoustique

Il s'agit d'un terme redondant, bien que beaucoup de gens soient curieux à ce sujet. L'acoustique est présente dans toutes les branches . Par exemple, en acoustique physique, qui traite de l'analyse des phénomènes sonores, des lois sous lesquelles elle est régie, de son transport à travers les médias et de ses propriétés; tandis que la métrologie acoustique est chargée d'étalonner les instruments pour mesurer les quantités acoustiques afin d'enregistrer ou d'en produire des quantifications.

Acoustique physiologique

Étudiez les oreilles et la gorge, ainsi que la zone du cerveau qui décode les vagues. Cela inclut à la fois les sons émis, ainsi que leur perception et leurs troubles.

Acoustique architecturale

Il est responsable de l' étude de l'acoustique dans les pièces et les espaces, leur comportement, comment adapter et acclimater ces espaces pour une utilisation optimale des caractéristiques du son et avoir une propagation efficace dans un espace contrôlé. Cette division a aidé à développer des lieux appropriés à cet effet, tels que la coque acoustique.

Acoustique industrielle

C'est la branche qui est chargée d'atténuer les effets du bruit provoqué par l'activité industrielle, afin de protéger les travailleurs contre les nuisances sonores et leurs agressions, au moyen d'un certain type d'isolation acoustique.

Acoustique environnementale

Étudiez les sons présents à l'extérieur, le bruit dans l'environnement et ses effets sur la nature et les gens. Ces bruits sont générés par la circulation, les différents types de transports, les locaux commerciaux, les quartiers et les différentes activités humaines quotidiennes. Cette branche favorise la gestion et le contrôle du bruit, afin de réduire les nuisances sonores.

La pollution sonore

Acoustique musicale

C'est celui qui étudie le son produit par les instruments de musique, leurs gammes, accords, consonances. Autrement dit, de l'accord de l'échelle de la même chose. En plus de celles mentionnées précédemment, il existe d'autres branches, telles que:

  • Aéroacoustique (son produit par le mouvement dans l'air)
  • Psychoacoustique (perception humaine du son et de ses effets)
  • Bioacoustique (étudie l'audition chez l'animal et la compréhension de sa perception)
  • Sous l'eau (détection d'objets sonores, tels que des radars)
  • Électroacoustique (étudie les processus électroniques de capture et de traitement du son)
  • Phonétique (acoustique de la parole humaine)
  • Macroacoustique (étude des sons intenses)
  • Ultrasonique (étudie le son haute fréquence inaudible et ses applications)
  • Vibratoire (étude de systèmes ayant une masse et une élasticité capables d'effectuer des mouvements oscillatoires)
  • Structural (étudie le son qui se propage par les structures sous forme de vibrations), entre autres.

Phénomènes acoustiques

Ce sont ces distorsions dans les ondes sonores, causées par des obstacles ou des variations du milieu de propagation qui affectent leurs caractéristiques. Ces phénomènes acoustiques comprennent:

  • Réflexion: c'est lorsque l'onde sonore rencontre un obstacle solide et cela la fait dévier de sa trajectoire d'origine, créant un effet de "rebond", qui lui permet de retourner dans l'environnement dont elle est issue.
  • Écho: se produit lorsqu'une onde rebondit et se reflète dans des cycles répétitifs à un intervalle d'environ 0, 1 seconde. Pour la percevoir, la source sonore et la surface qui la réfléchit doivent être distantes d'au moins 17 mètres.
  • Réverbération: c'est un phénomène similaire à celui de l'écho, à la différence près que le temps de répétition est inférieur à 0, 1 seconde, et l'effet résultant est un son long. Dans ce cas, la source et la surface réfléchissante doivent être distantes de moins de 17 mètres.
  • Absorption: c'est lorsque l'onde atteint une surface et qu'elle neutralise ou absorbe une partie de celle-ci et que le reste est réfléchi. Les panneaux acoustiques utilisés dans les studios ont cette propriété, bien qu'ils absorbent le son presque entièrement.
  • Réfraction: ce sont les courbures que prend un son lorsqu'il passe d'un milieu à un autre, et sa direction et sa vitesse dépendront de la température, de la densité et de l'élasticité du milieu de propagation.
  • Diffraction: c'est quand une onde rencontre un obstacle plus petit que sa longueur sur son trajet, ce qui la fait l'entourer et la vague se «disperser».
  • Interférence: se produit lorsque deux ou plusieurs vagues différentes se croisent ou se chevauchent. Généralement, ils empruntent des trajectoires opposées, ils vont donc "entrer en collision" les uns avec les autres. Plus l'égalité des deux ondes est grande en termes d'amplitude, plus l'indice d'interférence est élevé.
  • Pulsations: surviennent en présence de deux ondes de fréquences différentes mais très proches, imperceptibles à l'oreille humaine, elles sont donc perçues comme une seule fréquence.
  • Effet Doppler: c'est celui qui est perçu lorsqu'une augmentation ou une diminution de la fréquence d'une onde se produit lorsque l'émetteur et le récepteur s'approchent ou s'éloignent. Exemple: Lorsqu'une ambulance ou une patrouille se fait entendre, elle passe à proximité et repart.

Qu'est-ce que la pollution sonore

C'est la version acoustique de l'altération d'un environnement dans un certain espace. Comme il y a de la pollution sonore, on comprendra qu'il y a un excès de son ou de bruit qui modifiera l'environnement.

Qu'est-ce que la mousse acoustique

Acoustique

Il existe actuellement divers matériaux dont l'objectif est de contrôler et de réduire l'excès de son dans divers espaces, comme l'éponge ou la mousse acoustique, qui est un type de polyuréthane ayant la propriété d'absorber jusqu'à 100% d'énergie. bruit incident en fonction de son coefficient d'absorption. Ce matériau est principalement utilisé dans les studios d'enregistrement, de radio, de télévision et de musique, où, par exemple, des notes de guitare acoustique pourraient être collectées sans réverbération ni effets d'écho, de sorte qu'elles seraient "propres" de toute pollution sonore directe ou indirecte. .

Il existe deux classes d'éléments conçus pour absorber à une certaine échelle: les matériaux insonorisants et les éléments sélectifs ou encore appelés résonateurs.

Les premiers sont utilisés pour obtenir des temps de réverbération adéquats dans les activités menées dans l'espace, la réduction ou l'élimination des échos et pour l'élimination des bruits polluants hors site. Les plus utilisés sont la laine de roche enduite, la fibre de polyester enduite et la mousse de résine de mélamine flexible.

Ces derniers sont ceux utilisés pour obtenir une forte absorption des basses fréquences, réduisant en principe les temps de réverbération. Ils peuvent être utilisés comme suppléments aux matériaux absorbants ou séparément aux fins décrites ci-dessus.

Les types de résonateurs sont:

  • Membrane ou diaphragme: matériaux non poreux et flexibles, tels que le bois.
  • Cavité unique: formée par une cavité d'air fermée, qui est reliée à la pièce par une ouverture étroite.
  • Collecteur de cavité basé sur des panneaux rainurés: un panneau de matériau non poreux et rigide qui a été perforé avec une série de cercles ou de rainures, qui seront à une certaine distance du mur de la pièce, de sorte qu'il y ait un espace d'air fermé formé par les deux surfaces.

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