Chapitre 9 – Caractéristiques d'un son | 2nde Bac Pro MAMA | Physique-Chimie | ⏱ 30 min
Dernière mise à jour : 19 mai 2026
Sébastien, formateur à l'École du Bois Massif à Limoges, apprend à ses apprentis une technique de contrôle qualité utilisée par les compagnons depuis des siècles : frapper l'assemblage avec un maillet pour entendre la qualité du collage. Un assemblage bien collé sonne « plein » (note grave et soutenue). Un assemblage défectueux sonne « creux » (note aiguë et brève).
| Panneau | Fréquence (Hz) | Période T (ms) | Description du son |
|---|---|---|---|
| A — chêne massif sain | 180 | ? | Note grave, son plein |
| B — collage bien fait | 240 | ? | Note grave-médium, son net |
| C — décollement partiel | 620 | ? | Note aiguë, son creux |
| D — fissure interne (fendu) | 900 | ? | Note très aiguë, métallique |
| Note | Fréquence (Hz) |
|---|---|
| Sol₃ (grave) | 196 |
| La₃ | 220 |
| Si₃ | 247 |
| Mi₅ (médium) | 659 |
| La₅ | 880 |
Calculer la période T (en ms) pour chaque panneau.
| Panneau | f (Hz) | T = 1/f (s) | T (ms) |
|---|---|---|---|
| A | 180 | 1/180 | 5,56 ms |
| B | 240 | 1/240 | 4,17 ms |
| C | 620 | 1/620 | 1,61 ms |
| D | 900 | 1/900 | 1,11 ms |
Pour chaque panneau, indiquer s'il s'agit d'un son grave ou aigu, et donner approximativement la note musicale correspondante.
Quelle relation observe-t-on entre la qualité de l'assemblage et la fréquence du son ?
Plus la fréquence est basse, meilleur est l'assemblage. Plus elle est haute, plus il y a de défauts.
Explication physique : un panneau plein vibre lentement et durablement (note grave). Un panneau avec décollement ou fissure vibre par petits morceaux indépendants → fréquence élevée et amortie rapidement (son creux et bref).
Sébastien apprend à ses apprentis à reconnaître les 4 panneaux uniquement à l'oreille. Pour eux, donner 1 mot-clé qui les aidera à identifier chaque cas.
Sachant que la célérité du son dans l'air est de c = 340 m/s, calculer la longueur d'onde λ pour le son du panneau A et celui du panneau D.
\(\lambda = c/f\)
Panneau A : λ = 340 / 180 ≈ 1,89 m.
Panneau D : λ = 340 / 900 ≈ 0,38 m (38 cm).
Les sons graves ont une longueur d'onde grande ; les sons aigus une longueur d'onde petite. Cela explique pourquoi les graves « passent » à travers les murs (longueurs d'onde grandes), alors que les aigus sont mieux arrêtés.
L'assemblage du panneau C (décollement partiel) sonne creux. Sébastien décide de ne pas le rejeter mais de le réparer.
Comment peut-il vérifier que la réparation est correcte ? Quel son doit-on entendre après ?
Après réparation (réinjection de colle, serrage), il refrappe avec le maillet. Le son doit redevenir plein et grave, similaire au panneau A ou B (180-240 Hz). Si le son reste aigu, il faut soit refaire la réparation, soit considérer la pièce comme rebut.
Cette technique s'appelle l'échographie sonore artisanale. C'est gratuit, immédiat, et étonnamment efficace pour les défauts internes invisibles à l'œil.
Pour la production en série, on remplace la méthode au maillet par un analyseur de fréquences électronique. Il mesure la fréquence dominante et donne un verdict automatique :
Appliquer ce critère aux 4 panneaux.
L'avantage de l'analyseur : objectivité, traçabilité, vitesse. L'inconvénient : coût (≈ 800 €) et formation à l'utilisation.
Sébastien rédige une fiche pour ses apprentis : « Comment tester un assemblage à l'oreille ». 5 lignes max.
Test acoustique d'un assemblage
1. Tenir la pièce d'une main, au milieu (sans la poser sur le sol).
2. Frapper avec un petit maillet bois sur la zone de collage.
3. Son grave et long (« plein ») = assemblage OK ✔
4. Son aigu et bref (« creux » ou « sec ») = défaut → contrôle visuel ou réparation.
5. Pour la production en série, l'analyseur de fréquences (seuil 500 Hz) remplace l'oreille humaine.
Les ultrasons (f > 20 000 Hz) sont utilisés en industrie pour détecter les défauts internes de pièces métalliques (« contrôle non destructif »). Pourquoi sont-ils particulièrement adaptés aux fissures fines ? Calculer la longueur d'onde d'un ultrason de 50 kHz dans l'air.
Λ = 340 / 50 000 = 0,0068 m = 6,8 mm.
Les ultrasons ont des longueurs d'onde très courtes (millimétriques). Ils peuvent détecter des défauts de cette taille (fissures fines, inclusions). Plus la fréquence est élevée, plus la résolution est fine — mais plus l'absorption par la matière est forte. Compromis classique : 1-10 MHz dans le métal, 50-200 kHz dans le bois.
📚 Cette activité s'appuie sur §2 (Fréquence et hauteur) et §6 (Relation fréquence-longueur d'onde) de la leçon Ch09.