Violon : instrument de musique à cordes frottées à l'aide d'un archet. Les cordes mises en mouvement par l'archet transmettent leur vibrations au chevalet, qui les répercute sur la table d'harmonie; celle ci les répercute et les transmet, par l'âme, au fond. D'après encyclopédie Microsoft Encarta.

I. Les fonctions d'un instrument de musique :

Quelles sont les deux fonctions que doit remplir un instrument de musique pour produire un son ? A partir du texte précédent indiquer le nom des parties du violon qui remplissent ces fonctions.

II. Etude des sons produits par différents instruments :

Un microphone est relié à un ordinateur. Différents instruments sont placés devant ce microphone. On réalise une aquisition des sons émis par les différents instruments puis, pour certains, une analyse spectrale, à l'aide d'un logiciel approprié. Un son est caractérisé par des propriétés physiologiques : intensité, timbre, hauteur. L'étude des courbes ci-dessous obtenues lors de l'acquisition permettent de retrouver certaines de ces propriétés.

1. Deux des sons étudiés correspondent à la même note. Quelle est alors leur propriété physiologique commune ? Nommer la grandeur physique associée.
   - Identifier les documents correspondants et mesurer cette grandeur.
   - Sont-ils obtenus avec le même instrument ? Pourquoi ? Quelle est la propriété physiologique mise en jeu ?
2. Les documents 5 et 6 correspondent à l'analyse spectrale des sons relatifs aux documents 1 et 2. Pour chacun des deux son déterminer la fréquence fondamentale. Donner les fréquences des harmoniques. Quel est le rapport entre les fréquences des harmoniques et celle du fondamental ?
   - Attribuer chaque spectre de fréquences au son correspondant.
   
3. Le son n°4 a été produit en pinçant une corde entre deux points fixes selon le dispositif suivant :
   AB= L= 50 cm ; B chevalet pouvant être déplacé.

   On pince la corde. Elle vibre suivant ses différents modes propres de vibration.
   - En utilisant le spectre de ce son ( document 7) déterminer sa fréquence fondamentale f. Le mode propre de vibration de fréquence f correspond à une onde stationnaire produite par la propagation entre A et B d'une onde progressive sinusoïdale de longueur d'onde l.

   

   On rappelle l'expression de la célérité d'une onde sur une corde tendue : v = (F/m)^½ avec F (N) étant la tension et m ( kg /m) la masse linéique ou masse par unité de longueur.
   . Exprimer L en fonction de l pour que cette onde stationnaire correspondant à la fréquence fondamentale puisse s'établir.
   . Rappeler la relation entre la célérité v, la fréquence f d'une onde sinusoïdale et sa longueur d'onde l.
   . La corde utilisée a une masse linéique égale à 7,5 10^-4 kg/m. Exprimer puis calculer la valeur de la tension de la corde AB pour qu'elle émette le son étudié.
   . Si on diminue cette tension, le son émis devient-il plus grave ou plus aigu ? Justifier.