La nature du son

Le son est mouvement, et plus précisément, mouvement vibratoire. Il est en effet caractérisé par l’oscillation d’objets, dont les millions d’atomes et de molécules sont mis en mouvement.

          1. Fréquence et hauteur

Pour émettre un son, un objet doit vibrer, et ainsi présenter un mouvement de va-et-vient. Si ce mouvement est complet, il correspond à un cycle. L’objet, on peut prendre l’exemple d’une corde de guitare ou d’un diapason, vibre à une fréquence correspondant à des centaines de cycles par seconde et dépendant de la note de musique émise. La fréquence sonore, qui se mesure en Hertz (Hz), correspond en effet au nombre de cycles (mouvements de va-et-vient) qu’effectue l’objet en une seconde. De ce fait, 1 Hz représente une vibration périodique, un cycle, par seconde.

A cette fréquence d’1 Hz, nos oreilles perçoivent chaque cycle comme un battement sonore indépendant. Ce n’est qu’à partir de 20 Hz que les fréquences sonores se fondent en un son continu pour l’oreille humaine. Une conversation humaine est elle caractérisée par une plage de fréquences qui s’étend en général de 200 à 400 Hz.

On parle de sons graves lorsque ceux-ci sont caractérisés par de basses fréquences, au contraire, les sons aigus sont caractérisés par de hautes fréquences. A titre d’exemple, le roulement du tonnerre équivaut à 20-40 Hz (20 à 40 cycles par seconde) alors que le cri aigu d’une souris correspond à environ 3 000 Hz. Les sons aigus sont donc caractérisés par un nombre plus grand d’oscillations, de cycles par secondes que les sons graves. Nous verrons que les fréquences sonores sont un facteur essentiel dans le choix de leur emploi à titre thérapeutique.

 

          2. Ondes sonores et longueurs d’ondes

Lorsque les branches d’un diapason vibrent, par un mouvement de va-et-vient, elles compriment et détendent l’air arrivant en alternance. Or, celui-ci est composé de molécules gazeuses en suspension et chaque vibration produite par une branche de l’instrument comprime les molécules d’air avant de les décomprimer. Ces ondes de compression et de décompression qui se propagent dans l’air proviennent en réalité de molécules d’air affectées d’un mouvement latéral ou longitudinal, cependant on les représente par convention par le mouvement ondulatoire régulier d’une sinusoïde caractéristique.

Sur une représentation sinusoïdale des ondes sonores, la longueur d’onde est l’intervalle compris entre deux points dont la position est identique sur deux ondes sonores consécutives (d’un maximum au maximum suivant par exemple). Il existe par ailleurs un rapport mathématique direct entre longueur d’onde et fréquence : plus la fréquence est élevée, plus courte est la longueur d’onde.

Mais les vibrations sonores ne se propagent pas seulement dans l’air, elles se transmettent également d’un solide en vibration à tout autre solide en contact avec lui. Par exemple, si l’on fait vibrer les branches d’un diapason dont le pied est en contact avec un objet qui capte bien les vibrations, un objet métallique à paroi mince ou un bol en verre par exemple, on observe que les vibrations se transmettent. N’importe quel milieu (air, métal, verre, bois, eau), conduit en effet le son sur le mode ondulatoire.

 

          3. Intensité

L’intensité ou volume d’un son, mesuré en décibels (dB), dépend de l’amplitude du mouvement vibratoire imprimé aux atomes et aux molécules. Ainsi, si une molécule d’air ne vibre que légèrement, elle ne produit qu’un son doux, mais si son mouvement vibratoire est plus important (c’est-à-dire si son déplacement est plus grand), elle produit un son intense.

La plupart des humains ne perçoivent pas les sons situés nettement au-dessous de 20 dB. A titre d’exemple, le bruit d’une conversation atteint environ 60 dB alors qu’un concert de rock peut atteindre 120 dB. Le seuil de la douleur provoquée par le son se situe quant à lui à 135 dB.

Le volume du son a également d’importantes conséquences quant à sa valeur thérapeutique.

 

          4. Résonance

Tout objet possède sa fréquence vibratoire propre. Par exemple, si on frappe légèrement sur un verre à vin, il émet un tintement qui correspond à sa fréquence naturelle, déterminée par sa taille, sa forme et la matière qui le compose. Un chanteur entraîné pourrait produire une note de fréquence identique à celle de résonance du verre et le faire vibrer comme par sympathie. Si ce chanteur pouvait émettre des ondes sonores de puissance et de précision suffisantes, le verre vibrerait de plus en plus jusqu’à ce que l’énergie vibratoire dépasse ses capacités de résistance, au point qu’il se fêlerait ou éclaterait.

Une source génératrice de son émet par résonance des ondes sonores qui communiquent leur énergie vibratoire aux objets environnants, alors également affectés d’un mouvement vibratoire. La résonance est un phénomène physique qui est appliqué avec précision dans l’utilisation thérapeutique du son.

 

          5. Harmoniques et timbre

Bien que l’étude de la musique soit plutôt complexe, nous avons tous une connaissance instinctive de la qualité d’un son : ainsi nous entendons et jugeons les sons, bons ou mauvais, agréables ou désagréables, ordonnés ou désordonnés, musicaux ou discordants. Le « bruit » est la résultante de sonorités désordonnées, inorganisées, dont les fréquences et les amplitudes n’ont aucun lien entre elles. A l’inverse des sonorités discordantes aux connotations négatives, les sonorités musicales sont souvent utilisées pour leurs effets thérapeutiques et relaxants.

La caractéristique des sons musicaux est qu’ils comportent des fréquences harmoniques. Uneharmonique étant un multiple d’une fréquence dite « fondamentale », le spectre d’un son est donc composé d’un son fondamental et d’un nombre variable de fréquences harmoniques. Ainsi un son est caractérisé par l’accumulation plus ou moins dense de fréquences harmoniques « en accord » avec l’harmonique fondamentale et s’en trouve plus ou moins agréable tant à l'oreille qu'à l'esprit, entraînant des effets thérapeutiques.

Le nombre, l'alliance ainsi que l'équilibre des notes fondamentales et des harmoniques déterminent par ailleurs le timbre d'un son. En effet, qu'il soit musical ou non, un son correspond à une signature vibratoire unique de notes fondamentales et d'harmoniques dont dépendent sa richesse, sa clarté, son timbre et sa tonalité. Un son pauvre en harmoniques semble ainsi « terne », alors qu’on son gorgé d’harmoniques paraît « riche ».

 

          6. Vitesse du son

A partir de leur source, les ondes sonores se propagent à la vitesse d’environ 340 mètres par seconde, vitesse du son dans l’air, au niveau de la mer et à une température d’environ 20°. Cependant d’autres matières sont meilleures conductrices du son : dans l’acier, sa vitesse est de 5 000 mètres par seconde, dans le verre elle est de 5 600 mètres par seconde. Mais dans ces milieux où la vitesse de conduction est supérieure, le son s’évanouit plus vite. Dans l’eau maintenant, la vitesse du son est de 1 500 mètres par seconde. Le corps humain étant composé aux deux tiers d’eau, la vitesse de conduction du son dans les tissus et organes est d’autant plus grande que leur teneur en eau est élevée. De même, les vibrations se propagent plus facilement dans l’organisme que dans l’air, du fait de sa forte teneur en eau, ce qui a d’importantes conséquences quant aux effets thérapeutiques du son sur l’organisme.

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