Travaux pratiques de sciences physisques 11, Exercices de Physique appliquée
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Eleonore_sa28 April 2014

Travaux pratiques de sciences physisques 11, Exercices de Physique appliquée

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Travaux pratiques de sciences physisques sur l’enregistrement en studio d’un groupe de musique. Les principaux thèmes abordés sont les suivants: Caractéristiques des sonorités instrumentales, Analyse et synthèse des sons...
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L'enregistrement en studio d'un groupe de musique (4 points)

EXERCICE III : L'ENREGISTREMENT EN STUDIO D'UN GROUPE DE MUSIQUE (4 POINTS) Bac S 2011 Polynésie Session de remplacement septembre

Un groupe de musique composé d'un chanteur, de deux guitaristes, d'un violoniste, d'un bassiste et d'un batteur se prépare à un enregistrement en studio. Lors de la « balance » (moment préalable à un enregistrement ou à un concert) l'ingénieur du son réalise séparément pour chaque instrument des enregistrements à l'aide de micros reliés à un système informatisé. La tension électrique notée UAM en mV, détectée au niveau de l'interface informatique, est proportionnelle à la pression acoustique du son ou encore à l'intensité sonore. Cette tension en fonction du temps est représentée ci-dessous. Préambule : compte tenu de l'imprécision des graphiques, une certaine incertitude sera acceptée pour les résultats. Une différence de un à deux hertz ne doit pas être comptabilisée comme un écart significatif lors d'une comparaison de fréquences par exemple.

Document 1 : enregistrement numérique d'un son de la guitare.

uAM(mV)

Document 2 : enregistrement numérique d'un son de la basse.

Document 3 : enregistrement numérique d'un son du violon

Document 4 : spectres de fréquences d’un son de violon.

uAM(mV)

uAM(mV)

1. Caractéristiques des sonorités instrumentales

1.1. L'enregistrement informatisé d'une note jouée par l'une des guitares du groupe est représenté par le document 1 ci-dessus.

1.1.1. Le son joué par la guitare comporte-t-il des harmoniques ? Justifier.

1.1.2. À partir du document 1, déterminer la période de la note jouée par la guitare. En déduire sa fréquence.

1.2. Un son de basse a été enregistré dans les mêmes conditions que celui de la guitare.

1.2.1. Le son émis par la guitare (document 1) et celui émis par la basse (document 2) ont-ils approximativement la même hauteur ? Justifier.

1.2.2. A quoi reconnaît-on sur les documents que ces deux instruments n'ont pas le même timbre ?

1.3. La note émise par le violon (document 3) est-elle plus ou moins aiguë que celle émise par la guitare ? Justifier.

2. Analyse et synthèse des sons 2.1 .On a mesuré la fréquence f1 d'une note émise par le violon : f1 = 220 Hz.

Parmi les fréquences suivantes, indiquer les fréquences qui correspondent à des «harmoniques» de la note émise par le violon :

f2 = 110 Hz f3 = 330 Hz f4 = 440 Hz f6 = 660 Hz

2.2. L'analyse spectrale d'une autre note émise par le violon donne le spectre du document 4.

2.2.1. Quelle est la fréquence du fondamental ?

2.2.2. Quelles sont les fréquences des harmoniques présentes dans ce spectre ?

2.3. Pour l'introduction d'un morceau, un son synthétisé est ajouté au début de l'un des enregistrements. Pour synthétiser ce son, on a généré une tension, somme de trois tensions sinusoïdales, transmise ensuite à un haut-parleur.

L'expression de la tension générée est :

u(t) = 3 sin (2 x 200t) + 1,5 sin (2 x 400t) + 0,3 sin (2 x 800t).

2.3.1. Quelle est la fréquence du son généré ?

2.3.2. Tous les harmoniques de fréquence strictement inférieure à 1000 Hz sont-ils présents?

3. Niveau sonore des instruments

3.1 .On rappelle que le niveau sonore L est lié à l'intensité sonore l par la relation :

L = 10 log10 0

I

I

     

avec l0 = 10-12 W.m-2

À quoi correspond l'intensité l0 ? 3.2. La première guitare joue un premier thème. On enregistre son niveau sonore moyen LG qui est de 60 dBA (décibel acoustique). La deuxième guitare se joint à la première pour jouer à l'unisson (c'est à dire strictement le même enchaînement de notes) avec le même niveau sonore (60 dBA). Quel niveau sonore moyen noté L2G mesure-t-on lors de la prise de son lorsque les deux guitares jouent simultanément, sachant que l'intensité sonore totale est la somme des intensités sonores des deux instruments ?

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