Questions aux experts
Energie, lumière, son
"Le bruit de la mer" dans un coquillage
Bonjour,
suite à la question d'un de mes élève, j'aimerai savoir de quel phénomène provient le bruit que l'on entend lorsque l'on porte un coquillage à l'oreille (ou tout autre récipient vide) ?
En vous remerciant par avance.
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Le phénomène responsable du fameux "bruit de la mer" qu'on entend avec un coquillage est relativement complexe. Pour le décortiquer, on fait (si possible) les expériences suivantes :
1) on recherche des conditions de VRAI silence, très difficiles à réaliser en pratique : une pièce hermétiquement close, avec isolation phonique efficace et aucune source de bruit interne. Dans ces conditions, on n'entend plus aucun bruit, avec ou sans coquillage. Donc le bruit du coquillage est en rapport avec le bruit ambiant.
2 ) dans des conditions "normales" de bruit, c'est-à-dire dans un environnement animé, mais sans source sonore particulièrement proche et identifiable, lorsque le bruit se réduit à un "bruit de fond" de type urbain, on écoute attentivement le son du coquillage puis on le compare au son obtenu avec des coquillages de tailles différentes. On peut avantageusement remplacer à ce stade le coquillage par des récipients de tailles variées allant du pot de yaourt au bocal de conserve en passant par le pot de confiture. On constate que le son est d'autant plus grave que le récipient est plus volumineux.
Tout ceci montre qu'en fait le "coquillage" fonctionne comme un résonateur d'Helmholtz, c'est-à-dire un oscillateur où ce qui oscille, c'est la couche d'air située à l'entrée du récipient (dans le goulot lorsqu'il y en a un), soumise à l'effet de "ressort" que représente l'air contenu à l'intérieur. Celui-ci se comprime et se détend à une fréquence qui dépend de façon assez subtile de la forme et du volume du récipient.
Dans le bruit ambiant, qui contient un très large spectre de fréquences, l'oscillateur en privilégie une qu'il amplifie comme tout oscillateur (phénomène de résonance). C'est ce bruit, qui semble très régulier et continu en comparaison du bruit ambiant, qui donne l'illusion d'un lointain ressac.
En refaisant ces observations, j'ai constaté un phénomène que je ne m'explique pas encore (mais ça viendra sûrement, avec l'aide de mes collègues) : lorsqu'on éloigne ou qu'on rapproche le récipient de l'oreille, la fréquence perçue varie, mais dans le sens inverse de celui que j'aurais attendu. Le son devient d'autant plus grave que le récipient est plus proche de l'oreille! Alors que, ce faisant, on diminue à la fois la masse oscillante et le volume de rappel, ce qui va dans le sens d'une augmentation de la fréquence!!!
J'espère que Gaëlle ne va pas être déroutée par ce cours d'acoustique. En tout cas, je me suis bien amusé en faisant ces petites manips. J'ajoute que je vais entreprendre maintenant un travail plus systématique pour mesurer effectivement le spectre du son du coquillage.