Hertz et décibels: comment mesure-t-on le son?

Nous sommes entourés de sons, légers ou forts, 24 heures sur 24. Mais comment fait-on pour mesurer l'intensité d'un son? Quel est le rapport avec la hauteur du son? Qu'est-ce qui détermine la façon dont nous le percevons?

Représentation des ondes sonores

La forme et la fréquence des ondes sonores déterminent si un son est fort ou faible, aigu ou grave: des ondes sonores qui se suivent de près sont perçues comme des sons aigus. Des ondes qui oscillent fortement, vers le haut et vers le bas, sont perçues comme des sons forts. (Image: stevanovicigor/CanStockPhoto)

Le son, c'est des ondes

Ce que nos oreilles entendent est appelé son. Tu peux imaginer le son comme des ondes invisibles qui peuvent se propager dans l'air (ou l'eau) et transmettre des bruits sur de grandes distances. Ces ondes sonores sont produites par ce que l'on appelle une source sonore, qui vibre: la corde d'un instrument de musique par exemple (voir notre article). L'oscillation de la corde «pousse» de petites particules dans l'air environnant, qui se mettent à vibrer et poussent à leur tour les particules voisines. Tout l'air commence à vibrer, ou plus exactement la pression de l'air ou la densité de l'air change. Nous pouvons entendre ces changements de pression de l'air.

Si les ondes sonores rencontrent une paroi solide, elles sont renvoyées. Tu peux en faire l'expérience en criant fort la prochaine fois que tu es dans un tunnel ou devant la paroi d'une montagne, tu vas très certainement obtenir un écho!

Nous, les humains, percevons le son de différentes manières: un son peut être très fort ou plutôt faible, aigu ou grave. Le volume et la hauteur déterminent notre perception subjective du son, qui n'est cependant pas la même pour tous les hommes et les animaux. Un son très léger pour nous est entendu très nettement par ton chat par exemple. Après tout, il doit pouvoir entendre une souris bouger quand il chasse!

Son aigu ou grave: une question de vitesse

La hauteur du son (aigu ou grave) dépend de la vitesse à laquelle la pression de l'air oscille. Nous utilisons pour cela la notion de fréquence. La fréquence nous indique le nombre d'oscillations de l'air par seconde. L'unité de mesure de la fréquence est le hertz. Les sons à haute fréquence, 2000 oscillations par seconde (2000 hertz) par exemple, sont aigus pour nous. Les sons à basse fréquence (entre 50 et 100 hertz) sont graves. Nous, êtres humains, n'entendons plus les sons de moins de 16 hertz. Plus nous vieillissons, plus nous avons du mal à entendre les sons aigus. La fréquence la plus élevée audible par l'homme est d'environ 20 000 hertz.

Mais beaucoup d'animaux entendent encore plus de fréquences: les pigeons par exemple perçoivent des fréquences inférieures à un dixième de hertz. Les chiens eux réagissent à des sons aigus allant jusqu'à 50 000 hertz, qu'aucun être humain ne peut entendre.

Le volume, un changement de pression d'air

Plus les fluctuations de pression de l'air sont grandes, plus le son est fort. L'unité de mesure du volume du son est le décibel. Selon le type de bruit et la hauteur des sons, nous percevons toutefois différemment fort un son d'un certain volume en décibels.

Les bruits avec un volume allant jusqu'à 30 décibels nous semblent plutôt faibles. Une moto ou une auto qui passe à côté de nous émet environ 70 décibels, le tic-tac de ta montre environ 20 décibels et une conversation à un volume normal à peu près 55 décibels.

A partir de 80 décibels, il devient dangereux pour nos oreilles d'être exposé au bruit pendant une longue période (voir article acouphène). Le son peut détruire les cellules sensorielles de l'ouïe dans l'oreille, ce qui provoque des troubles auditifs. C'est pourquoi les ouvriers dans la rue par exemple, qui travaillent avec des machines bruyantes, doivent toujours porter des protections pour les oreilles. Pense donc à ne pas mettre le volume trop fort quand tu écoutes de la musique - sinon tes oreilles pourraient être abimées et tu entendrais de moins en moins bien!

Deux voitures ne sont-elles pas deux fois plus bruyantes qu'une seule?

Le bruit de deux voitures aussi bruyantes l'une que l'autre ne nous semble pas «deux fois plus fort» que le bruit d'une voiture. On ne mesure que 3 décibels de plus. Ce n'est que lorsqu'il y a 10 voitures avec le même volume sonore que nous percevons le bruit comme étant deux fois plus fort. Le son et l'unité décibel ne se comportent donc pas comme d'autres grandeurs de notre quotidien: nous percevons 70 décibels comme deux fois plus forts que 60 décibels (mais 70 mètres ne sont pas deux fois plus longs que 60 mètres!).

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