Publié : 20 novembre 2012
Format PDF Enregistrer au format PDF

Bruits et Sons

Bruits et sons

Champ disciplinaire connaissances compétences

Sciences

et technologie

Éducation à l’environnement :

--Approche écologique à partir de l’environnement proche

Éducation à la santé

-Notre hygiène : actions bénéfiques ou nocives de nos comportements, prévention des risques

- Partenariat avec le monde de la recherche : le bruit se mesure

Technologie

- Fabriquer des instruments de musique

Dans le cadre d’une méthode qui permettra d’articuler questionnement sur le monde et démarche d’investigation , :

-Concevoir et réaliser des expériences

-Rechercher des solutions techniques

-Observer

-Faire de la recherche documentaire

Faire des enquêtes et des visites

Éducation civique

L’environnement :

-Protection et respect (affaire de tous et devoir de chacun)

La pollution sonore

Des lois contre le bruit

-Etre citoyen dans sa commune

-Prendre part à l’élaboration collective des règles de vie

-Participer à un débat pour examiner les problèmes en respectant la parole d’autrui et en collaborant à la recherche d’une solution

-La responsabilité que nous avons à l’égard de l’environnement

Géographie

La ville :

-La vie quotidienne en ville (pollutions…)

-S’informer (recevoir des informations, rechercher des informations)

-Exploiter des informations (Présenter des documents, analyser des documents de nature différente)

-S’informer (faire la synthèse des informations collectées, critiquer les informations)

-Réaliser (présenter des travaux ordonnés, réaliser des représentations efficaces et soignées)

-Communiquer par la parole et par l’écrit

Éducation musicale

-Prendre conscience des bruits environnants, identifier ces bruits, les mémoriser

-Découvrir différentes sonorités à partir de matériaux et d’objets divers : produire, identifier, reproduire différents sons

-Reconnaître la hauteur des sons

-Soutenir une écoute prolongée, utiliser des consignes d’écoute

-Repérer des éléments musicaux caractéristiques, les désigner et caractériser leur organisation

-Réemployer des savoir-faire au profit d’une production musicale inventée, personnelle ou collective

Des constats faits par les enfants :

La classe se trouve face à un chantier de construction qui est souvent très bruyant.

Les camions qui stationnent le long de la classe produisent un bruit sourd et les vitres vibrent

classe1.jpg

Ce que cela provoque (recueil d’impressions)

Le bruit est gênant et il donne mal à la tête.(Alice)

Il empêche de se concentrer et de travailler (Clément). Le bruit attire le regard : on regarde d’où il vient (Pierre)

On doit parler plus fort pour se faire entendre (Julie)

Bruit ou son ? De quoi parle-t-on ?

Vocabulaire : chacun essaie de donner sa définition du bruit et du son. Débat : Tout le monde a-t-il la même sensibilité au bruit ? Déteste-t-on ou aime-t-ontous les mêmes bruits ?

Puis, recherche sur le dictionnaire

Un bruit, c’est un ensemble de sons sans harmonie

Une démarche expérimentale

Qu’est ce qu’un son ? Se servir de sa voix pour produire un son : que va-t-onressentir au niveau de sa gorge ?

1) Recueil de conceptions initiales

2) Expérimentation : On pose la main sur la gorge quand on produit un son

On sent que la gorge vibre lorsque l’on produit un son avec notre voix

question4.gif

Est-ce que la vibration est toujours identique ?Exploration avec des variations de la voix (volume plus ou moins élevé, hauteurs de sons différentes)

Est-ce que ça ne vibre que dans notre gorge ?

Est-ce que ça vibre aussi à l’extérieur de notre bouche ?

-Expérimentation : On va essayer de faire vibrer un papier placé devant notre bouche. Il faut que ce papier soit bien tendu devant la bouche mais qu’il puisse bouger quand même…

Fabrication d’un dispositif

Matériel :un rouleau d’essuie-tout en carton

Un élastique

Un carré de papier sulfurisé de 10 cm

Percer un petit trou à 1/3 de la longueur du rouleau de carton

Fixer le papier sulfurisé à l’aide de l’élastique à l’extrémité du rouleau de carton

Que se passe-t-il lorsque l’on parle à l’extrémité du rouleau ? Le papier vibre.

Exploration du dispositif avec des variations de la voix (volume plus ou moins élevé, hauteur de sons différentes)

Constat : Plus le son produit est grave, plus on entend la vibration

question4.gif

Et si c’était l’air que l’on souffle par la bouche qui fait vibrer le papier et pas le son que l’on produit ?

Comment être sûr que c’est bien le son produit qui fait vibrer le papier ?

-Expérimentation : Produire du son et essayer de voir si le son produit fait vibrer quelque chose…(si on utilise encore la voix, on ne saura pas si c’est l’air que l’on souffle ou le son produit qui provoque quelque chose.).

Exploration libre :Produire du son avec des objets et essayer de montrer que l’on provoque une vibration mécanique.

Matériel proposé : Récipients de formes variées, de matériaux différents, cuillères, eau, ballons de baudruche, film plastique, sable, papier…

Synthèse (mise en commun) à partir des expériences tentées par les enfants avec plus ou moins de succès.

-Expérimentation : Proposition aux enfants de mettre en place le dispositif suivant :

Matériel :
- Un récipient (type saladier)
- Du film plastique étirable
- Un élastique
-Du sable
-Des boîtes de forme et de matériaux variés
-Des cuillères

exp1.jpg

Tendre le film étirable sur le saladier, le maintenir avec l’élastique. Placer du sable sur le film…et demander aux enfants ce qu’ils pensent qu’il va se passer lorsque l’on va frapper sur la casserole au dessus du saladier... Discussion et justification des réponses.

Que va-t-il se passer quand on changera de casserole ?

Si la casserole émet un son plus grave…

Si la casserole émet un son plus aigu…

exp4.jpg

Le son est une vibration et cette vibration déplace le sable qui est déposé sur le film plastique. Plus le son produit est grave et plus le sable se déplace donc plus l’amplitude de la vibration est importante.

Pour pouvoir s’accorder, les musiciens d’un orchestre doivent accorder leurs instruments. Pour cela, ils utilisent un objet qui s’appelle un diapason.

-Comment fonctionne-t-il ? Lorsqu’on frappe le diapason sur la table et qu’on l’approche de son oreille, on entend un son : c’est la note « LA »

question4.gif Le diapason produit un son donc il vibre. Comment mettre en évidence cette vibration ? Comment amplifier le son du diapason pour qu’il devienne audible pour tous les enfants ?

-Expérimentation : Les enfants disposentde récipients, d’eau, de ballon de baudruche et du mobilier de la classe.

exp5.jpg

-Synthèse :

Lorsque l’on plonge les deux branches du diapason dans de l’eau, on voit les vibrations. On peut aussi sentir la vibration lorsque l’on pose doucement le diapason sur la peau.

On peut aussi visualiser la vibration en tendant deux élastiques identiques entre deux clous. Le premier élastique sera très tendu, le deuxième le sera moins car les clous seront moins espacés. On constatera que l’élastique le moins tendu produira un son plus grave et on verra bien les vibrations. L’élastique le plus tendu produira un son plus aigu et les vibrations seront moins visibles.

Lorsque l’on pose le diapason sur un objet (ballon de baudruche gonflé, table…), la vibration se transmet à cet objet qui joue le rôle d’une caisse de résonance et on entend le son.

-Technologie : Fabriquer des instruments de musiques avec du matériel de récupération

Classer ces instruments en fonction :

--de la façon dont on en joue

- Les instruments que l’on secoue

-Les instruments que l’on frappe

-Les instruments que l’on gratte ou que l’on pince

-Les instruments dans lesquels on souffle

-dans chaque catégorie d’instruments, de la hauteur des sons produits (du plus aigu au plus grave)

exp3.jpg

-Education musicale : Travail autour du rythme

-Technologie : Analyse d’un instrument fabriqué par un camarade et que l’on ne connaît pas .

- Quel sont les matériaux utilisés ?

- Quelles sont les étapes de fabrications de l’instrument ?

- Mode d’emploi : Comment joue-t-on de cet instrument ?

- Modifications possibles de l’instrument

-pour changer la hauteur du son produit,

-pour changer le volume du son produit

Mesurer le son.

Partenariat avec le monde de la recherche

1/Synthèse des connaissances sur le son :

Le son est une vibration. Il peut être plus ou moins haut (aigu, grave) et plus ou moins fort.

2/Mesurons le son : la fréquence du son

question4.gif On mesure les longueurs, les masses, les capacités, les aires, les volumes… comment mesure-t-on le son et quelle unité utilise-t-on ?

Nous n’avons pas de matériel pour mesurer le son à l’école (juste nos oreilles), nous faisons appel à des scientifiques qui disposent de matériel pour faire des mesures de son :

Matériel utilisé : Un oscilloscope, un générateur de son, un amplificateur et un haut-parleur.

Démarche : Nous partons de ce que nous connaissons, la note « LA » de notre diapason et nous mesurons sa fréquence (sa hauteur). Elle est indiquée sur l’oscilloscope : 440 hertz. Le hertz est l’unité de mesure de la fréquence (la hauteur du son)

question4.gif Existe-t-il un seul « LA » dans la musique ?

Certains enfants sont musiciens, ils répondent qu’il existe un « LA » dans chaque gamme.

Nous cherchons des « LA » plus aigus, des « LA » plus graves, nous mesurons leur fréquence : on passe d’un « LA » (440 hertz) à celui du dessus en multipliant sa fréquence par 2 (880hertz). Le « LA » de l’octave en dessous mesure 220 hertz.

Nous observons les courbes de fréquence sur l’oscilloscope :

freq1.jpg freq2.jpg freq3.jpg

Vocabulaire : Chercher des mots de la famille de fréquence (fréquent, fréquemment, fréquentation…)

Quand le son est grave, les oscillations sont moins fréquentes (basses fréquences)

Quand le son est aigu, les oscillations sont plus fréquentes (hautes fréquences)

4/ Le haut-parleur

On produit des sons avec un haut-parleur relié à une source de vibrations.

Lorsque le son est grave (basse fréquence) on voit la membrane du haut-parleur qui vibre. On peut également sentir la vibration en posant la main sur la membrane. Avec un son aigu, on ne voit pas et on ne sent pas la vibration, pourtant elle existe.

hp2.jpg

question4.gif Si on ne la voit pas, comment sait-on qu’elle existe ?

On le sait car on entend le son grâce à la membrane de notre oreille : le tympan.

La membrane du haut-parleur en vibrant fait vibrer l’air autour d’elle. Cette vibration arrive jusqu’à notre oreille et fait vibrer notre tympan.

oreille.jpg

5/Notre oreille

Le tympan de l’oreille est comme une membrane en caoutchouc très tendue.

Quand le bruit arrive sur le tympan par le conduit auditif , il vibre comme une peau detambour et transmet la vibration au nerf auditif grâce aux osselets et aux cellules ciliées qui se trouvent dans la cochlée (ou limaçon) . Le nerf auditif envoie ce signal au cerveau.

6 /Mesurons le son : l’intensité du son

On mesure l’intensité (la puissance du son) en décibels

-Expérimentation avec du matériel scientifique : On peut « visualiser » le niveau sonore de la classe

mesure1.jpg On fait des mesures de niveau sonore dans la classe. Les graphiques obtenus indiquent l’évolution de ce niveau dans le temps (évolution temporelle du bruit) et la décomposition du bruit (spectre sonore : décomposition du bruit en fréquences simples)

Utilisation d’un micro et enregistrement des voix .Visualisation sur l’écran du signal temporel freq4.jpg

mesure3.jpg

-Ecoute de musique « techno » et visualisation de son signal acoustique.

Nous l’avons ensuite écouté comme si nous étions dans la classe d’à côté (à travers un mur) : le signal est toujours très fort mais on n’entend plus que les sons graves :Le sonest filtré par le mur mais les sons graves traversent et on les entend encore beaucoup.

Cela a permis de comprendre une situation de la vie quotidienne :

-lorsque l’on se rend au gymnase, on croise des voitures. Parfois le conducteur écoute de la musique très fort et, de l’extérieur de la voiture, on entend le bruit sans reconnaître la chanson. On entend les sons graves qui ne sont pas filtrés par l’habitacle de la voiture.

Nous mesurons les bruits dans notre vie quotidienne : Nous utilisons un sonomètre pour faire des mesures dans la classe, dans la cour de récréation, dans les vestiaires du gymnase, dans le gymnase, dans la cantine…

Nous mesurons l’intensité du bruit dans la rue et la pollution sonore causée par les véhicules dans le but de faire une cartographie sonore de la commune.

sono1.jpg sono2.jpg sono3.jpg

Nous découvrons l’échelle des bruits et ses effets

echelle.jpg echelle2.jpg

7/ Jouons avec les sons

Nous sommes allés dans « le camion musique » où nous avons utilisé des appareils électroniques modifier les sons.

On utilise des effets numériques pour simuler de l’écho, le volume d’une cathédrale. On a aussi enregistré des voix que l’on a modifiées. On les a synchronisé avec des morceaux de musique.

camion1.jpg

camion2.jpg

camion3.jpg

L’aménagement intérieur du camion nous a permis de comprendre le rôle de l’isolation phonique : sur les parois, des panneaux troués absorbaient le son et au plafond, des panneaux obliques renvoyaient les sons vers les panneaux absorbants pour éviter la réverbération des sons.

camion4.jpg