Ondes et son
timbre riche (harmoniques)
Appuyez sur Lecture — comparez un son pur et des harmoniques partielles sur l'oscilloscope.
timbre riche (harmoniques) — simulation interactive de Ondes et son. Appuyez sur Lecture — comparez un son pur et des harmoniques partielles sur l'oscilloscope. Laboratoire virtuel de physique gratuit dans le navigateur, avec mesures SI en direct et tutoriel guidé.
timbre et harmoniques
Les vrais instruments produisent une fondamentale plus des harmoniques. Le mélange des harmoniques détermine le timbre.
Une série de Fourier de sinusoïdes à des multiples entiers de la fondamentale construit des formes d'onde complexes. Différentes pondérations d'harmoniques changent le caractère du son.
- Fondamentale + harmoniques
- Timbre = mélange harmonique
Mémoire d'enquête
Planifiez la question avant d'ouvrir le laboratoire
Le brief reprend la page pré-rendue : question directrice, prédictions concurrentes, rôles des variables, lois directrices, préparation et consignes d’analyse et de prolongement restent visibles et dans cet ordre.
Question de conduite
Une tonalité musicale sur 220 Hz sonne différemment d'une onde sinusoïdale pure sur 220 Hz — elle a une « couleur » ou un timbre. Qu'est-ce qui est réellement différent dans son onde sonore ?
Des pronostics à peser
- Le ton n'est qu'une version plus forte de la même onde pure 220 Hz.
- Le ton a une hauteur fondamentale différente de celle de 220 Hz.
- Le ton est un mélange d’harmoniques fondamentales et supérieures à différentes forces.
Rôles variables
Ce que vous définissez :
- Numéro harmonique n
Ce que vous mesurez :
- Fréquence n·220 Hz
- Rapport d'amplitude (vs fondamental)
Comment se déroule l'enquête
- Ouvrez le préréglage au timbre riche et appuyez sur Réinitialiser. La source émet un fondamental 220 Hz mélangé à des harmoniques supérieures spécifiques.
- Activer l'affichage du spectre harmonique chez l'observateur.
- Pour chaque ligne, lisez l'amplitude de l'harmonique répertoriée par rapport à l'amplitude de la fondamentale.
Ce que la feuille de travail imprimable demande aux élèves de résoudre
- Listez la fréquence de chaque harmonique de votre tableau sous la forme n × 220 Hz, et comparez vos rapports d'amplitude relevés à l'affichage du spectre.
- Les 2ème et 4ème harmoniques ont une amplitude nulle dans cette tonalité, tandis que les 1ère, 3ème et 5ème (toutes impaires) sont présentes. Que vous apprend un spectre contenant uniquement des harmoniques impaires sur la forme de l’onde ?
Où cela apparaît au-delà du laboratoire
- Le son d'une clarinette est dominé par des harmoniques impaires, similaires à celle-ci, tandis que le son d'un violon comprend également des harmoniques paires fortes. Expliquez pourquoi deux instruments jouant la même hauteur fondamentale (220 Hz) sonnent toujours complètement différemment.
- Un diapason produit un son presque pur (uniquement les fondamentales, pas d'harmoniques supérieures). En quoi son graphique à barres de spectre serait-il différent de celui de cette expérience ?
- AP Physics 2 — Unit 14: Waves, Sound, and Physical Optics
- IB Physics — C.3 Wave phenomena
- General High School Physics — Waves & sound
- NGSS High School Physics — Wave properties
- Bienvenue dans le timbre rique
- Sélectionnez la source
- Appuyez sur Lecture
- Recette harmonique
- Ouvrez l'Inspecteur
- Bravo !
Ouvrez la simulation interactive pour construire la scène, appuyez sur Lecture et explorez avec des mesures en direct et un tutoriel guidé.
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