Exercice

Calculatrice autorisée

Trois jeunes musiciens amateurs (un guitariste, un pianiste et un flûtiste) projettent de donner un concert devant leurs amis dans le sous-sol d’une maison. Lors d’une répétition dans ce lieu, ils s’interrogent sur les améliorations à apporter pour éviter une réverbération trop importante.

Les parties I et II sont indépendantes. Les documents utiles sont regroupés à la fin de l’exercice.

Partie I Accord des instruments

Avant le concert, les musiciens doivent « accorder » leurs instruments. Pour cela, ils utilisent un diapason qui émet la note La₃. Chacun joue cette note sur son instrument, la compare à celle émise par le diapason et procède aux réglages permettant d’obtenir une note de même hauteur.

En utilisant les enregistrements des différents sons produits et leurs spectres, répondre aux questions suivantes :

1 Quelle est la fréquence f de vibration du son émis par le diapason ? 0,75 pt

2 Les trois musiciens jouent-ils une note de même hauteur ? Justifier. 0,75 pt

Partie II La pièce du sous-sol est-elle une bonne salle de concert ?

Le concert a lieu dans une salle au sous-sol d’une maison. La salle a une forme parallélépipédique, de longueur L = 10,0 m, de largeur ℓ = 5,0 m et de hauteur h = 3,0 m.
Cette salle, vide et sans vitrage, possède une porte en bois de surface S_bois = 3,0 m².
Le sol, les murs et les plafonds sont en béton d’une surface totale :
S_béton = 187 m².

1 Quels sont les phénomènes physiques qui interviennent au cours de la propagation du son dans une salle ? En citer au moins trois. 0,75 pt

2  Quelle est l’unité du coefficient de valeur 0,16 dans la formule de Sabine (document 7) ? 0,5 pt

3  En l’absence de spectateurs, la pièce du sous-sol est-elle une bonne salle de concert ? Justifier. 1,25 pt

4  On souhaite obtenir une durée de réverbération égale à 2,0 s. Pour cela, on dispose sur les murs des panneaux absorbants verticaux de coefficient d’absorption acoustique

α panneau =0,50.

Quelle surface de panneau faut-il utiliser pour satisfaire la nouvelle durée de réverbération T_R ? 1 pt

Doc. 2Enregistrement de la note La₃ émise par le diapason

Doc. 3Enregistrement et spectre du son émis par le piano

Doc. 4Enregistrement et spectre du son émis par la flûte

Doc. 5Enregistrement et spectre du son émis par la guitare

Doc. 6Réverbération d’une salle

La réverbération est le phénomène qui prolonge l’énergie sonore après un arrêt net de la source sonore. Une onde sonore émise dans une salle se propage dans toutes les directions à la vitesse de 340 m/s. Très rapidement elle rencontre le plafond, le sol et les murs. Selon la nature de ces parois, une fraction de l’énergie acoustique est absorbée et le reste est réfléchi.

En règle générale, l’absorption est plus faible pour les sons graves.

La réverbération n’est pas toujours souhaitée pour un orateur, sauf effets spéciaux. Elle doit être courte pour une bonne compréhension du texte ; au maximum 0,8 seconde. Au-delà, les syllabes se chevauchent et l’intelligibilité diminue.

L’absence de réverbération provoque un rendu sec et dur sur la musique ; on recherche toujours une prolongation du son. Une bonne salle de musique présente une réverbération de 1,0 à 2,5 secondes. L’orgue nécessite une réverbération plus longue : c’est le cas des églises.

D’après http://www.sonorisation-spectacle.org/