La fréquence du son change-t-elle avec le milieu : pourquoi pas

La vitesse du son dans l'air est de 330 m/s, tandis que celle dans l'eau est de 1480 m/s dans des conditions typiques. Mais la fréquence sonore change-t-elle avec le milieu ? Discutons en détail.

La fréquence du son reste la même, mais la longueur d'onde et la vitesse changent dans différents milieux. La fréquence ne dépend que de la source de l'onde sonore, tandis que la vitesse et la longueur d'onde sont les paramètres qui varient lors du déplacement à travers différents supports car ils dépendent du support dans lequel l'onde se déplace.

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Pourquoi la fréquence ne change-t-elle pas dans différents médiums ?

Les ondes sonores relèvent de la catégorie des ondes longitudinales et nécessitent un support matériel pour se propager. 

Le nombre d'ondes progressant à travers un point fixe du milieu en une seconde ou le nombre de vibrations d'une particule dans le milieu pendant que l'onde se déplace est sa fréquence. Comme une particule dans le milieu vibre avec une fréquence particulière, sa particule voisine commence également à vibrer avec la même fréquence. La fréquence est indépendante du milieu alors que la vitesse des ondes sonores dépend de l'élasticité et de la densité du milieu. 

v=√E/p

La fréquence de l'onde sonore ne change que lorsqu'il y a un changement dans la source de l'onde et est indépendante de la rigidité du support matériel.

C'est pourquoi; la vitesse du son est différente dans les solides et les liquides. 

Nous savons, v = fλ

Où, v est la vitesse, f est la fréquence, λ est respectivement la longueur d'onde de l'onde sonore.

La vitesse et la longueur d'onde des ondes sonores changent de manière à maintenir la fréquence constante. Par conséquent, les ondes sonores se déplaçant à grande vitesse auraient de grandes longueurs d'onde de sorte que la fréquence ne change pas.

Quelques cas/exemples sur La fréquence du son change-t-elle avec le support ?

Notre cerveau perçoit la fréquence des ondes sonores comme hauteur. Ainsi, le changement de hauteur d'un son équivaut à un changement de sa fréquence. Voici quelques exemples analysant si la fréquence du son change avec le milieu :

• La fréquence du son de n'importe quel instrument de musique
• Le chant des oiseaux
• Le son produit par la sonnerie des cloches

La fréquence du son de n'importe quel instrument de musique

La fréquence du son produit par un instrument de musique ne change pas avec le support car elle ne dépend que de sa source.

Par exemple, la fréquence du son produit par une guitare ne change pas lorsqu'elle se propage à travers différents supports. Sa fréquence ne change que lorsque le musicien change les notes. Les cordes de la guitare sont la source de fréquence du son musical produit par la guitare. Le changement de fréquence est perçu par les auditeurs comme le changement de hauteur.

Le chant des oiseaux

La source de la fréquence du son produit par le gazouillis des oiseaux est leur corde vocale. Chaque fois que les vibrations des cordes vocales changent, la fréquence change mais elle ne change pas avec le médium.

Le son produit par le tintement des cloches

Pour expliquer plus grossièrement, supposons qu'une cloche est amenée à vibrer 4 fois par seconde. Cela implique que la fréquence est de 4 Hz. Les molécules d'air environnantes commencent à vibrer avec la même fréquence et sont transférées aux molécules voisines. Aucun autre agent ne peut modifier la fréquence de vibration même lorsque le support est changé.

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Questions fréquemment posées: La fréquence du son change-t-elle avec le milieu

L'onde sonore est-elle transversale ou longitudinale ? Expliquez chacun d'eux.

Son vague est un exemple pour une longitudinale vague.

Une onde longitudinale peut être décrite comme le type d'onde où la vibration des particules dans le milieu se fait le long de la direction de propagation de l'onde. Au contraire, une onde où la vibration des particules dans un milieu est perpendiculaire à la direction de propagation de l'onde est définie comme une onde transversale.

L'onde lumineuse, un rayonnement électromagnétique, est un exemple pour une onde transversale où les vibrations du champ électrique, les vibrations du champ magnétique et la direction de propagation sont mutuellement perpendiculaires.

Qu'est-ce que l'effet Doppler dans les sons ?

Effet Doppler dans les ondes sonores est le changement apparent de fréquence du son tel qu'il est perçu par l'observateur lorsque la source ou l'observateur ou les deux s'approchent ou s'éloignent l'un de l'autre.

Une démonstration simple de l'effet Doppler est lorsqu'un objet produisant un son se déplace vers nous, la fréquence du son augmente ou nous entendons un son avec une hauteur tonale élevée. Et lorsque la source s'éloigne de nous, la fréquence du son diminue ou nous entendons un son grave. 

L'exemple le plus couramment observé qui démontre cet effet est le changement de hauteur du son entendu d'une ambulance lorsqu'elle se déplace plus rapidement avec sa sirène. Lorsque l'ambulance s'approche de nous, nous entendons un son aigu et lorsqu'elle s'éloigne, un son grave se fait entendre.

La formule pour trouver la fréquence observée du son dans l'effet Doppler est donnée par

f'=f (v' v₀)/(v' v_s)

Où f’ est la fréquence observée

f est la fréquence réelle

v est la vitesse des ondes sonores

v₀ est la vitesse de l'observateur

v_s est la vitesse de la source

Selon que la source et l'observateur s'approchent ou s'éloignent, et la vitesse de la source et de l'observateur, la formule ci-dessus variera légèrement dans différentes situations. Il existe quatre cas différents :

1. Lorsque la source s'approche de l'observateur qui est au repos

Puisque l'observateur est au repos, v₀ = 0. L'équation devient donc

f'=f (v/vv_s)

• Lorsque la source s'éloigne d'un observateur au repos

Ici, v₀=0 et la direction de la vitesse de la source est opposée, donc négative.

Donc, f'=fv/v-(-v_s)

• Lorsque l'observateur s'approche d'une source fixe

Ici v_s= 0. L'équation devient

f'=f{v+v₀/v}

• Lorsque l'observateur s'éloigne d'une source fixe

Ici, puisque l'observateur s'éloigne, la direction est opposée

f'=f {vv₀/v}

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