Les efforts créatifs et les sciences dures vont souvent de pair. Comprendre la physique du son peut conduire à une compréhension de la physique de la musique et à la façon dont des sons et des arrangements esthétiques peuvent être réalisés.
Ondes sonores et fréquences
Les ondes sonores sont vibrations dans un milieu perceptible par l'oreille humaine. La fréquence d'une onde sonore est le nombre de vibrations par seconde, mesurée en Hertz.
La fréquence fondamentale d'un objet qui produit du son est la fréquence naturelle la plus basse à laquelle cet objet vibrera. La valeur de cette fréquence dépend des propriétés physiques de l'objet.
Les fréquences d'une série harmonique sont des multiples entiers de la fréquence fondamentale; cependant, il est possible d'avoir des harmoniques (modèles d'ondes stationnaires) à des fréquences qui ne sont pas des multiples de la fondamentale. Une gamme musicale est un ensemble de notes musicales classées par fréquence fondamentale.
Voix humaine et chant
Dans n'importe quel objet particulier - que ce soit vos cordes vocales ou un instrument de musique, les ondes stationnaires créent des sons spécifiques. Votre perception de ce son dépend de la fréquence des vibrations, y compris des harmoniques de plus faible amplitude qui contribuent au timbre ou à la qualité sonore perçue.
Les humains créent de la musique en faisant vibrer la colonne d'air dans leur gorge. En changeant la forme/tension de leurs cordes vocales, ils peuvent créer différents modes de vibration et des sons. Les chanteurs expérimentés ont appris à le faire très bien et peuvent façonner leurs cordes vocales de manière à tenir un note pure pendant longtemps, ainsi que de frapper plusieurs notes exactes sur une échelle musicale sans faiblir terrain.
Lorsque les gens parlent de notes de musique particulières, ils font référence à certaines fréquences sonores spécifiques. Les fréquences plus élevées créent des notes plus hautes et les fréquences plus basses créent des notes plus basses.
Instruments de musique
Le son musical peut également être créé par des instruments de musique. Orgues à tuyaux, bois, saxophones, thérémines et autres instruments électroniques en sont tous des exemples, et chacun crée un son musical de différentes manières.
Les bois et autres instruments similaires créent un son en colonnes d'air vibrantes. En ajustant la longueur des instruments, ou en ouvrant et fermant des trous sur les côtés, la fréquence vibratoire naturelle de la colonne est modifiée, produisant des notes différentes.
Les instruments à cordes créent du son en produisant des ondes stationnaires sur des cordes tendues qui sont amplifiées dans le corps de l'instrument. La fréquence à laquelle une corde vibrera dépend de sa densité de masse, de sa longueur et de sa tension.
C'est pourquoi ces instruments peuvent être accordés en ajustant la tension des cordes, et pourquoi certaines cordes sont plus épaisses que d'autres. C'est aussi pourquoi sur un instrument comme une guitare, différentes notes sont créées en appuyant sur les cordes au niveau des frettes – ce faisant, vous faites essentiellement varier la longueur des cordes.
D'autres instruments fonctionnent sur le principe d'une membrane vibrante. Les tambours en sont un parfait exemple. Une peau de tambour peut être considérée comme la version bidimensionnelle de la corde vibrante. Les fréquences auxquelles il vibrera lorsqu'il sera frappé dépendent de sa densité de masse et de sa tension, mais comme il s'agit d'une membrane bidimensionnelle, il existe de nombreux autres modes de vibration possibles.
Battements et fréquences de battement
Les battements sont un phénomène résultant des interférences des ondes sonores et ont de nombreuses applications, y compris dans les instruments de musique. Si deux ondes sonores de fréquences différentes interfèrent, une amplitude variable résulte d'un basculement entre une interférence constructive et une interférence destructive entre les deux ondes. Cette variation de l'intensité du son est connue sous le nom de battements.
le fréquence de battement est défini comme la différence de fréquence entre les deux ondes originales. Cela signifie que plus les deux fréquences sont proches, plus la fréquence de battement est petite (c'est-à-dire moins de battements par seconde), ce qui les rend plus faciles à distinguer avec l'oreille humaine.
Certaines fréquences de battement sont perçues par l'oreille humaine comme une « fréquence subjective » ou une « fréquence de différence ».