instrument à cordes - S. Tatulli

ASDS THÈME : SONS ET MUSIQUE TS-­‐SPE INSTRUMENT À CORDES PAGE 1 / 4 NOM : ............................ PRÉNOM : ....................... CLASSE : ................... DATE : ...................................... Objectifs: Compte rendu A l'aide des différents documents et expériences proposées, expliquer le principe d'utilisation d'un instrument acordes. Vous discuterez notamment :• de l'importance des différents éléments d'un instrument à corde (électrique comme la guitare ou acoustiquecomme la kora)• de la façon dont un musicien utilise cet instrument pour jouer des notes différentes ou accorder soninstrument• de l'importance de la manière de jouer (pincer une corde, frotter une corde, utiliser un médiator pour unguitariste...) sur le son émis• du phénomène de mode propres et de son lien avec les harmoniques émis par l'instrumentDocument 1: Naissance d’une note Du bout du doigt, le guitariste a déplacé la cordepour la faire vibrer. Celle-ci se déforme alors d'avanten arrière et bouscule les molécules d'air autourd'elle. Ainsi, quand la corde avance, elle repousse lesmolécules devant elle, qui se retrouvent ratatinées lesunes contre les autres. L'air est donc comprimé àl'endroit où vient de passer la corde, et les moléculescherchent aussitôt à retrouver leur espace vital ens'écartant les unes des autres. Elles repoussent alors leursvoisines comme des boules de billard et, de proche enproche, la zone de surpression se déplace. Le va-etvientde la corde vibrante crée ainsi une successionde zones de surpression qui vont se déplacer comme desvagues dans la pièce : le son naît.Document 2 : ça pince , ça frotte , ça gratte Il existe différentes manières de faire vibrer les cordesd'un instrument:- les cordes d'une guitare sont pincées avec: les doigts,avec un médiator (dispositif permettant de pincer ougratter les cordes d'un instrument, aussi appelé plectre ouavec un onglet;- les cordes du piano sont frappées par despetits marteaux;- les cordes du violon ou d'un violoncelle sont frottéesavec un archet.Et le nouveau né prend la forme d'une onde, dont les picscorrespondent à chaque battement de la corde. Il vibredonc au même rythme. Aussi, la vitesse de vibration dela corde - autrement dit, le nombre de battementspar seconde - détermine la fréquence du son, quis'exprime en hertz (Hz). » Document 3 : Modes de vibration d’une corde de guitare Une corde vibre lorsqu'elle est excitée.Pour certaines fréquences d'excitation, elle prend l'aspectd'un ou plusieurs fuseaux de longueurs égales. À la plusbasse de ces fréquences, appelée fréquence fondamentaleet notée f ! on observe un seul fuseau.On obtient plusieurs fuseaux lorsque lafréquence excitatrice est multiple de la fréquencefondamentale. Ces fréquences f ! telles que f ! = n ∙ fsont appelées fréquences harmoniques de rang n.Le nombre entier n est également le nombre de fuseaux.• Les extrémités d'une corde en vibration sontimmobiles, on parle de nœuds de vibration.• Au milieu d'un fuseau, l'amplitude de vibration dela corde est maximale, on parle de ventred'amplitude.• Pour une corde de longueur L fixe, la longueur l !d'un fuseau d'un harmonique de rang n vaut:l ! = !! !..1

Document 4 : Modes de vibration d’une corde de guitare Le début de l'excitation de la corde est appelé attaque de la note et est repéré à la date t ! .Les représentations graphiques permettent de déterminer les composantes fondamentales et harmoniques enfonction du mode d'excitation de la corde de l'instrument. De plus, il est possible de comparer pour chaqueinstrument les durées pendant lesquelles les différentes composantes sont émises.Analyse spectrale correspondant à une même note jouée avec un violon, une guitare et un pianoDocument 5 : fréquences des notes de la gamme Pratique expérimentale 1 : vibration et onde sonore produites par une guitare Proposez un protocole complet permettant de mesurer :• la fréquence de vibration d'une corde pincée en son milieules fréquences de deux notes consécutives séparée par un ½ ton est donnée par f !f != 2 !!" • la fréquence de l'onde sonore émise par cette corde pincée en son milieuConclure.2

Pratique expérimentale 2 : Analyse des sons émis de différente façon par une guitare Proposez un protocole permettant d'analyser le son émis par une guitare ou une kora, et de comprendre le rôle:• des frettes (pour guitare, basse, etc…)• des cordes de différentes épaisseur (pour une guitare) ou de différentes longueurs (harpe)• des chevilles (pour une guitare)• de la manière d'émettre un son avec un instrument à cordePratique expérimentale 3 : Étude de la vibration forcée d’une corde tendue 1) Influence de la longueur de la corde Attention: il faudra débrancher le vibreur entre chaque mesure. Accrocher une masse de 140g à la corde de Melde et mettre le vibreur sous tension. Celui oscille avec une fréquence de 100Hz. Déplacer l'extrémité mobile le long de la corde pour observer un, deux puis trois fuseaux. • Que peut-­‐on dire de la longueur des fuseaux? • Que peut-­‐on dire de la longueur L de la corde lorsque celle-­‐ci résonne? • Quel lien existe-­‐t-­‐il avec les harmoniques? Dans ces conditions on dit que la corde entre en résonance,les points fixes de la corde sont appelés des nœudsd'amplitude, les points vibrant avec la plus grande amplitudesont appelés des ventres d'amplitude.3

Les différents modes de vibrations observés sont appelés modes propres d'oscillations.Le mode fondamental correspond à une vibration sous forme d'un seul faisceau, les autres modessont appelés modes harmoniques (le mode fondamental est également appelé par extension modeharmonique de rang 1)On considère un mode harmonique de rang n.• De combien de fuseaux est-il constitué?• Combien comptez vous de ventres d'amplitude?• Combien de nœuds d'amplitude?• Que peut-on dire de la longueur des fuseaux?• On considère un mode harmonique de rang n. Si la longueur de la corde vibrante est notée L quellerelation y-a-t-il entre L et la longueur d'un fuseau l ?• En tenant compte des incertitudes de réglages de la fréquence déterminer une relation entre lafréquence du mode harmonique de rang n (f n ) et celle du mode fondamental (f 1 ) :• Que se passe-t-il si on touche la corde au niveau d'un ventre de vibration?• Et au niveau d'un nœud de vibration?2. Étude supplémentaire : réalisez l'expérience décrite à la partie A de la page 93expliquer pourquoi la corde vibre faire un schéma4