Oui
Son et intensité sonore
Ondes mécaniques
Sujet Bac Corrigé - Flûte traversière - Bac S La Réunion 2011 (ancien programme) - Ex 4 - Corrigé (Physique-chimie)
1 juin 2011
Bac S (ancien programme)
🎶 L'exercice de spécialité « La flûte traversière » du bac S 2011 de La Réunion (4 points) compare une note jouée à la flûte et la même note produite par un synthétiseur. Sujet officiel et corrigé détaillé gratuits, en PDF.
- Le son de la flûte : période et fréquence du fondamental, lecture du spectre, fréquences des harmoniques.
- La colonne d'air : onde stationnaire, nœud et ventre, longueur de la colonne à l'octave inférieure.
- Flûte ou synthétiseur : hauteur commune, timbre différent, comparaison des spectres.
Chaque réponse est rédigée comme sur une copie, avec les pièges et les méthodes en marge.
✅ Correction
🫣
Correction Masquée
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La flûte traversière, un exercice d'acoustique musicale
Cet exercice de 4 points, prévu pour environ 52 minutes, était réservé aux candidats de l'enseignement de spécialité du bac S 2011 de La Réunion : il remplaçait l'exercice sur les ondes du sujet obligatoire. Un élève enregistre une note jouée à la flûte traversière, l'analyse, puis la compare à la même note produite par un synthétiseur.
Produire un son et mesurer sa fréquence
Un instrument de musique doit remplir deux fonctions : vibrer, ici grâce à la colonne d'air mise en vibration par le filet d'air soufflé sur l'embouchure, et émettre, c'est-à-dire transmettre cette vibration à l'air environnant. Sur l'enregistrement, on mesure plusieurs périodes pour gagner en précision : quatre périodes séparent le premier grand maximum, vers 1,10 ms, du cinquième, vers 5,65 ms. On obtient T1 ≈ 1,14 ms et f1 ≈ 8,8 × 102 Hz. Le piège est de laisser la période en millisecondes, ce qui donnerait 0,88 et une unité fausse.
Lire le spectre
Le fondamental est le pic de plus basse fréquence : il se situe entre les graduations 0,8 kHz et 0,9 kHz, ce qui confirme la valeur trouvée sur l'enregistrement. Les deux pics suivants donnent f2 ≈ 1,8 kHz et f3 ≈ 2,6 kHz. Il faut lire l'abscisse des pics, et non leur hauteur, qui renseigne sur l'amplitude. Ces fréquences vérifient les relations des harmoniques, f2 = 2 f1 et f3 = 3 f1.
La colonne d'air et l'octave inférieure
La colonne d'air est le siège d'une onde stationnaire, avec des nœuds où l'amplitude de vibration est nulle et des ventres où elle est maximale. Le joueur modifie la longueur de la colonne en bouchant ou en débouchant les trous avec les clés. D'après la relation f1 = V / 4L, la fréquence est inversement proportionnelle à la longueur : passer à l'octave inférieure, c'est diviser la fréquence par 2, donc doubler la longueur. Le calcul donne L' ≈ 0,19 m. Il faut bien partir de la fréquence divisée par 2, sans quoi on retrouve la longueur initiale, d'environ 9,7 cm.
Flûte et synthétiseur : même hauteur, timbres différents
Les deux spectres présentent le même fondamental, un peu avant 0,9 kHz : les deux sons ont la même hauteur. En revanche, les amplitudes relatives des harmoniques diffèrent. Pour la flûte, l'harmonique de fréquence f3 atteint presque la moitié de l'amplitude du fondamental ; pour le synthétiseur, elle n'en représente qu'environ un dixième. C'est le timbre qui distingue les deux sons, ce que traduisent aussi leurs formes d'onde différentes. On compare les proportions entre harmoniques et non les amplitudes brutes, qui dépendent du niveau sonore capté.
Conseils
Associez systématiquement hauteur et fréquence du fondamental, timbre et composition spectrale. Justifiez toujours une lecture graphique en citant le document utilisé, et vérifiez la cohérence de deux mesures indépendantes d'une même grandeur.