Historiquement, on attribue la fondation de l’acoustique scientifique à Pythagore, qui, au VIe s. av. J.-C., relia la hauteur des sons donnés par une corde vibrante à sa longueur et aboutit à la notion de gamme. Au Moyen
Âge, l’acoustique progresse peu. Le réveil vient au début du XVIIe s. avec les travaux de Galilée, de Gassendi et du P. Mersenne. En 1650, Otto von Guericke montre que le son ne se propage pas dans le vide, et, en 1686, Newton explique le mécanisme de sa propagation. En 1715, Taylor donne la formule des cordes vibrantes, que d’Alembert démontre en 1747. Daniel Bernoulli et Euler étudient la vibration des verges, Chladni les formes vibratoires, et Sauveur l’acoustique musicale. Au début du XIXe s., Colladon, Sturm et Regnault déterminent la vitesse du son dans divers milieux, et Savart perfectionne l’acoustique musicale. Puis les travaux de Fourier font faire à l’acoustique un bond en avant. Ils sont à l’origine des études de Hermann von Helmholtz
sur l’analyse des sons et la théorie de l’audition.
C’est à la fin de ce siècle qu’apparaît également le premier appareil de
« mise en conserve » du son, le phono-graphe (Edison, 1878). Simultanément, l’électricité fait son apparition dans l’acoustique avec le téléphone (Bell, 1876). Depuis, l’électro-acoustique a subi un développement prodigieux : transport du son à distance, non seulement par téléphone, mais par radio ; enregistrement sur disque, sur film (cinéma parlant), sur bande magné-
tique (magnétophone) ; instruments nouveaux où les sons sont obtenus à partir de courants électriques (musique électronique, ondes Martenot) ; détection sous-marine ; etc. Enfin, les progrès de l’électro-acoustique entraînent ceux de l’acoustique architecturale et de l’acoustique de l’audition.
P. M.
Quelques acousticiens
Charles, baron Cagniard de La Tour, physicien français (Paris 1777 - id.
1859). Ingénieur géographe sorti de l’École polytechnique, il inventa de nombreux appareils très ingénieux. Le plus célèbre de ceux-ci est la sirène (1819), qu’il employa à la mesure de la hauteur des sons.
Ernst Chladni, physicien allemand (Wittenberg 1756 - Breslau 1827). Il
a étudié les vibrations des plaques en saupoudrant celles-ci de sable, obtenant des « figures acoustiques » locali-sant les noeuds et les ventres. Il a déterminé les vitesses du son dans divers gaz grâce aux notes rendues par les tuyaux d’orgue ; il a mesuré la limite des sons audibles et inventé des instruments de musique.
Daniel Colladon, physicien et ingé-
nieur suisse (Genève 1802 - id. 1893).
Il effectua, avec son ami Charles Sturm (Genève 1803 - Paris 1855), la première mesure de la vitesse du son dans l’eau (1827). Il eut l’idée de se servir d’air comprimé comme transporteur de force motrice et utilisa cette invention lors du percement du tunnel du Saint-Gothard.
Christian Doppler, mathématicien
et physicien autrichien (Salzbourg 1803 - Venise 1853). Il est connu pour sa découverte, en 1842, du phénomène qui porte son nom : l’effet Doppler est la variation de la hauteur du son perçu par un observateur en mouvement par rapport à la source sonore.
Hermann von HELMHOLTZ. V.
l’article.
Marin MERSENNE, philosophe et
savant français (près d’Oizé, Maine, 1588 - Paris 1648). Lié avec Descartes d’une profonde amitié, en correspondance avec les principaux savants français et étrangers, il fut au centre de l’activité scientifique de son temps.
Il traduisit les Mécaniques de Galilée ainsi que les oeuvres de mathématiciens grecs. Lui-même utilisa le premier le pendule à la mesure du champ de pesanteur, détermina les valeurs des intervalles musicaux, établit les lois des tuyaux sonores et des cordes vibrantes.
V. l’article.
Victor Regnault, physicien français (Aix-la-Chapelle 1810 - Paris 1878).
Ses mesures relatives à la compressibilité et aux dilatations des fluides, aux densités et aux chaleurs massiques des gaz se signalent par leur grande précision. Il a déterminé la vitesse de propagation du son dans l’air.
Joseph Sauveur, mathématicien et physicien français (La Flèche 1653 - Paris 1716). Créateur de l’acoustique musicale, il donna l’explication des ondes stationnaires et découvrit le phéno-mène des battements.
Félix Savart, physicien français (Mé-
zières 1791 - Paris 1841). Il a imaginé la roue dentée servant à la mesure de la hauteur des sons, réalisé un sonomètre et un polariscope, et donné avec Biot la loi élémentaire relative aux champs magnétiques créés par les courants.
▶ Audition / Cordes vibrantes / Son.
✐ M. Mersenne, Harmonie universelle contenant la théorie et la pratique de la musique (1636 ; rééd. C. N. R. S., 1964 ; 3 vol.).
/ J. W. S. Rayleigh, Theory of Sound (New York, 1877 ; rééd., 1963). / J.-J. Matras, le Son (P. U. F., coll. « Que sais-je ? », 1948 ; 5e éd., 1972). / P. Fleury et J.-P. Mathieu, Vibrations mécaniques. Acoustique (Eyrolles, 1962 ; rééd., downloadModeText.vue.download 107 sur 543
La Grande Encyclopédie Larousse - Vol. 1
102
1968). / J. Mercier, Traité d’acoustique (P. U. F., 1964 ; 3 vol.).
acoustique
architecturale
Partie de l’acoustique qui traite de la propagation du son dans les bâtiments :
— soit à l’intérieur d’une même pièce (à l’architecte qui doit faire le projet d’une salle de théâtre, de concert ou de conférences, le problème se pose de prévoir si les dimensions de la salle, sa forme et les matériaux qui la constituent garantiront l’audition la plus satisfaisante) [acoustique des salles] ;
— soit d’une pièce à l’autre d’un même bâtiment (comment, à l’intérieur d’un immeuble, empêcher les sons et les bruits de se propager d’un appartement à l’autre ?) [acoustique des bâtiments].
Acoustique des salles
Le problème de la sonorité d’une salle dépend essentiellement de la réflexion et de l’absorption du son par ses parois.
Que le son puisse être réfléchi par une paroi n’est un secret pour personne.
Tout le monde connaît le phénomène de l’écho, où l’on perçoit distinctement le son réfléchi par un obstacle éloigné, un mur, une montagne, du son bref que l’on vient d’émettre. On admet que les deux sons sont nettement distincts quand ils sont séparés par un dixième de seconde au minimum, autrement dit quand la surface provoquant l’écho est distante d’au moins 17 m de l’observateur. En fait, pour des sons très brefs, cette distance peut être ramenée à une dizaine de mètres.
Si la réflexion a lieu sur une paroi courbe, elle peut même donner lieu à des phénomènes de focalisation
qui sont bien connus des usagers du métro : la section du tunnel étant, en gros, elliptique, les rayons sonores réfléchis aA, bA, cA, des rayons incidents Sa, Sb, Sc, viennent converger au même point A, foyer de l’ellipse, si S est à l’autre foyer. L’énergie sonore réfléchie étant concentrée au même point, deux personnes en A et S sur les quais opposés peuvent converser aisé-
ment sans élever la voix.
On sait également que si le son est réfléchi par les parois, il ne l’est pas avec la même efficacité selon la nature de cette paroi : une salle aux murs nus résonne beaucoup plus que si les murs sont recouverts de tentures. Quand le son atteint une paroi, il est seulement en partie réfléchi et en partie absorbé.
On appelle coefficient d’absorption d’une paroi le rapport entre l’énergie sonore qu’elle absorbe et l’énergie sonore quelle reçoit. Les surfaces compactes et lisses (marbre, ciment...) sont particulièrement réfléchissantes et ont, par conséquent, des coefficients d’absorption très faibles, de l’ordre de quelques pour-cent. Au contraire, les substances poreuses (tissus, feutre, laine de verre...) ont des coefficients d’absorption pouvant atteindre 80 p. 100.