Acoustique - Département de physique - Université de Montréal

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1 UNIVERSITÉ DE MONTRÉAL DÉPARTEMENT DE PHYSIQUE PLAN DE COURS PHY1955 Acoustique 3 crédits, automne 2011 Professeur: Jean-Yves Lapointe Bureau: Pavillon Paul-G.-Desmarais, salle 3147 Téléphone: [phone] Courriel: PRÉSENTATION Ce cours est principalement destiné aux étudiant(e)s en orthophonie et audiologie. Il s'agit d'une introduction à l'acoustique physique.

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Exrait

UNIVERSITÉ DE MONTRÉAL DÉPARTEMENT DE PHYSIQUE PLAN DE COURS PHY1955 Acoustique 3 crédits, automne 2011 Professeur: JeanYvesLapointe Bureau: PavillonPaulG.Desmarais, salle 3147 Téléphone: [phone] Courriel: jean[e-mail] PRÉSENTATION Ce cours est principalement destiné aux étudiant(e)s en orthophonie et audiologie. Il s’agit d’une introduction à l’acoustique physique. Le but est de donner une connaissance de base de l’acoustique au niveau sousgradué qui puisse contribuer à votre formation. Toutes les notes de cours et les autres documents pertinents seront déposés sur le site web STADIUM de l’Université de Montréal. OBJECTIF DU COURS Comprendre les liens entre les manifestations des phénomènes acoustiques et les symboles figurant dans les formules physiques qui les décrivent. Évaluer les quantités physiques à l’aide des unités de mesure appropriées. Faire le lien entre les connaissances acquises dans ce cours de physique et l’ensemble de votre formation en audiologie et orthophonie.

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CONTENU DU COURS: Séance du 05 Sep 2011 Lundi 05 Sep 2011: jour férié. Séance du 12 Sep 2011 1.Propriétés physiques du son. Compressibilité. Ondes sonores. Pression acoustique. Condensation. Vitesse des molécules. Gaz parfaits. Vitesse du son. Séance du 19 Sep 2011 2.Ondes acoustiques. Les sons purs. Condensation. Énergie. Intensité. Pression efficace. Analyse de Fourier. Ondes planes, cylindriques, sphériques Séance du 26 Sep 2011 3.Les niveaux sonores. Bel, Décibels. Analyse spectrale d’un son. Source plane. Source ponctuelle. Source linéaire. Intervalles de fréquences en musique. Séance du 03 Oct 2011 4.Interaction et propagation des ondes acoustiques. Ondes progressives. Déphasage. Réflexion: lois de Descartes. Diffraction: principe de Huygens. Réfraction. Superposition de deux ondes. Battements. Effet Doppler. Sources et récepteurs en mouvement. Séance du 10 Oct 2011 Lundi 10 Oct 2011: jour férié. Séance du 17 Oct 2011 Examen Intra: 08H30 – 11H30 salle 542, 7077 du Parc

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Séance du 24 Oct 2011 Période d’activités libres. Séance du 31 Oct 2011 5.Propagation d’une onde dans un milieu. Gaz, liquide, solide. Changement de milieux. réflexion, transmission. Impédances intrinsèque, acoustique et mécanique. Résistance, réactance, inertance, raidance. Diagrammes de Fresnels. Plan complexe. Résonance. Analogie mécanique. Impédance complexe. Admittance: conductance et susceptance. Exercices: Electricité. Loi d’Ohm. Intensité, puissance et résistance. Gain. Le microphone et le haut parleur. Amplificateur. Impédances tuyauterie. Réflexion, transmission, résonance. Séance du 07 Nov 2011 6.Ondes dans l’espace limité. Ondes sonores stationnaires. Colonnes d’air. Ventres et noeuds. Réflexions aux extrémités ouvertes ou fermées. Fréquences de résonance. Acoustique des salles. Réverbération. Séance du 14 Nov 2011 7.Acoustique de l’oreille Oreille externe: Fréquences de résonances du conduit auditif et du pavillon. Résonances entre hélix et anthélix. Pulse sonore sur le tympan. Réflectance. Forces sur le tympan. Oreille moyenne: Modèle de bascule. Conservation des moments des forces. Conservation des énergies acoustiques. Adaptateur d’impédance. Modèle du transformateur idéal. Effet de voilure. Modèle du piston dans un cylindre ou résonateur mécanoacoustique. Admittance d’oreille. Compliance. résonance. Transmission directe: chemin acoustique. Oreille interne: La cochlée. Membrane basilaire. Théorie de l’onde progressive. Fonction de résonance. Bande critique. Effet de masque. Psychoacoustique: Courbes d’isosonie de FletcherMunson. Sonorité subjective. Hauteur de son subjective. Distorsion. Implant Cochléaire.

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Séance du 21 Nov 2011 8.Audiométrie Tympanométrie. Admittance totale. Admittance de l’oreille moyenne. Compliance. Gradient. Appareil de GrasonStadler. Exemples de cas réels. Mesures et Instrumentation. Appareils auditifs. Distorsion harmonique. Prothèse auditive: Microphone à électret. Diagramme directionnel. Écouteur. Amplificateur. Guide d’onde. Effet Larsen. Séance du 28 Nov 2011 9.Théorie acoustique de la parole. Anatomie et Physiologie du système vocal. Les cordes vocales. Contraintes et déformations. Viscoélasticité. Fréquence du son émis: Le cycle glottal. Circulation de l’air dans les voies respiratoires. Loi de Bernouilli. Résistance à l’écoulement. Synchronisation. Théorie myoélastique aérodynamique. Propagation du son dans le tractus vocal. Formants vocaux. Voyelles. Prosodie. Audiospectrogrammes. Cordes vocales et fréquence fondamentale. Modèle d’élongation. Modèle de la corde mince. Modèle de la corde épaisse. Contrôle de l’intensité vocale. Puissance développée. Variation du débit. Pression seuil. Séance du 05 Déc 2011 10.Musique et environnement. Résonateur de Helmholtz. Modes de résonances dans un tube. Largeur de bande. Bruit blanc. Bruits dans l’environnement. dBa. Instruments à vent. La flûte. Modes longitudinaux, transverses. Courbe d’impédance. Diagramme directionnel. Instruments à cordes. Le violon. Plaques de Chladni. Archet. Courbe de résonance; modes de résonance. Ondes transverses. Ondes longitudinales. Ondes de torsion. Caisse. Séance du 12 Déc 2011 Examen Final:09H00 – 12H00 salle 3036, 7077 du Parc

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BIBLIOGRAPHIE Le cours est basé essentiellement sur les ouvrages suivants:  Berg, Richard E., Stork, David G., 2005, The Physics of Sound, 398 pages, Pearson Prentice Hall, 3nd ed. (Chapitres 6 et 8) Illustrations: “Demonstrations in Acoustics ”: 2005, Richard E. Berg, University of Maryland. (Used with permission of the University of Maryland ). http://www.physics.umd.edu/lecdem/services/demos/subtopicsh.htm  Gelfand, SA, 2001, Essentials of audiology (2nd ed.), New York, NY: Thieme Medical Publishers ( Chapitres 2,3,7,15 en partie ).  Titze, I.R., 1991, Principles of Voice Production, http://www.ncvs.org/vpt/tutorial/index.html, National Center for Voice and Speech, University of Iowa. ( Chapitres 4,6,8,9 en partie ).  Kent, R.D., Read, Ch., 2002, Acoustic, Analysis of Speech, Singular. ( Référence générale ).  Jahn, A.F., SantosSacchi, J., 2001, Physiology of the Ear, 2e Ed. Singular. ( Chapitres 8,9 entiers et 19,20 très partiellement )  Pujol Rémi, 19992007, Promenades autour de la Cochlée:http://www.cochlea.org/  Purves, D., Augustine, G.J., Fitzpatrick, D., Hall, W.C., La Mantia, A.S., McNamara, J.O., Williams, S.M., 2005, Neurosciences, 3ième édition de Boeck ( Chaps.12 13: pp.283335; Le système auditif; Le système vestibulaire ).  Kinsler, L.E., Frey, A.R., Coppens, A.B., Sanders, J.V., 2000, Fundamentals of Acoustics, Fourth Edition , Wiley. ( Chapitres 10;11;12;13 très partiellement et Tables A10 ).  Benade, AH, 1990, Fundamentals of Musical Acoustics, Dover. ( Culture générale; quelques figures ).  Fletcher, N.H., Rossing, T.D., 1998, The Physics of Musical Instruments, Springer Verlag. ( Quelques figures Chaps. 2,8,10).  Benade, AH, 1992, Horns, Strings, and Harmony, Dover. ( Culture générale; quelques figures ).  Bernier, J.P., Derome, J.R, 1995, Notes d’Acoustique, Université de Montréal. (Les Chapitres 14 et exercices sont une extension et une refonte du cours de JP Bernier donné entre 1986 et 1995 )..

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ÉVALUATION Documentation interdite sauf un aidemémoire de 8 pages 8 ½ x 11 préparé par l’étudiant(e). Calculatrices permises. 3 devoirs: 30% Examen Intra: 30% Examen Final: 40% ÉCHÉANCIER Les devoirs sont distribués au cours du lundi et sont à rendre au début du cours du lundi aux dates indiquées.

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