Autour du son musical

Choimet

Description

• cours - matière potentielle : des sénaces précédentes

Journées académiques de l IREM des Pays de la Loire Atelier du 20 avril 2011 Méthodes et Pratiques Scientifiques Autour du son musical I. Présentation 1. MPS… pour quoi faire ? Ce que nous avons compris : Savoir utiliser et compléter ses connaissances ; S informer, rechercher, extraire et organiser de l information utile ; Raisonner, argumenter, s exercer à la démarche scientifique ; Communiquer à l aide d un langage et d outils adaptés.

• thème porteur pour les sciences physiques
• découpage produit
• carte d'acquisition et du logiciel généris
• sciences physique
• sciences physiques
• longueur de la corde
• questions posées aux élèves
• logiciel geogebra
• thèmes de travail
• thème du travail
• quintes
• quinte
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• élève
• élèves

Sujets

• Pythagore
• Olivier Messiaen
• Fourier
• Pays de la Loire
• Quinte
• Logiciel
• Physique

Informations

• Publié par: kevoh
• Nombre de lectures: 73
• Langue: Français

Extrait

Journées académiques de l IREM des Pays de la Loire
Atelier du 20 avril 2011

Méthodes et Pratiques Scientifiques

Autour du son musical


I. Présentation

1. MPS… pour quoi faire ?
Ce que nous avons compris :
Savoir utiliser et compléter ses connaissances ;
S informer, rechercher, extraire et organiser de l information utile ;
Raisonner, argumenter, s exercer à la démarche scientifique ;
Communiquer à l aide d un langage et d outils adaptés.

2. Comment travaillons-nous ?
Chaque groupe de MPS est pris en charge par deux professeurs (Sciences
Physiques/SVT/Maths).
Chaque professeur intervient dans deux groupes d une quinzaine d élèves, à raison d une
heure et demi tous les quinze jours.
Les séances se déroulent généralement en Labo de physique ou SVT pour des raisons
pratiques (contraintes matérielles). Nous avons aussi accès à une salle informatique.

Les élèves ont un cahier dans lequel ils prennent des notes. Ils y décrivent leurs expériences
et leurs manipulations. Ils y écrivent leurs observations, les synthèses. Ils y font des
schémas et y collent les documents qui leur sont distribués.

3. Le choix du thème
Un thème porteur pour les sciences physiques, la SVT et les mathématiques ;
Une volonté d ouverture : rapprochement improbable entre les sciences et la musique pour
les élèves.


II. Le démarrage

1. Extraits musicaux
Ecoute de divers types de musiques intégrant des sons humains, animaux, minéraux, sans
avoir annoncé le thème.
o Around the world / Daft Punk
o Offrande musicale / Bach
o 4 minutes 33 ou Silence / John Cage
o Ice girl / Emilie Simon
o Petites esquisses d oiseaux : Rouge-gorge / Olivier Messiaen
o Pierrot lunaire / Shoenberg

Questions posées aux élèves :
o Quel va être le thème du travail en MPS ?
o De quoi va-t-il être question ?

Travail réalisé par les élèves :
o Décrire ces extraits sonores par des qualificatifs.
o Représenter par un dessin, un schéma ces extraits.

2. Vers une caractérisation des sons
Cette caractérisation va se faire progressivement en groupe avec l aide des deux
professeurs.
Pour compléter le travail des élèves, des adjectifs sont proposés : rapide, lent, répétitif,
rythmique, arythmique, harmonieux, dissonant, fort, faible, aigu, grave…
Vers la fin de la séance, on demande aux élèves ce qui objectivement, physiquement,
différencie ces sons ?
Il s agit de dégager les notions de hauteur, d intensité, de durée et de timbre d un son
musical.

3. Synthèse
On fait noter aux élèves que : « Une note est un son qui a une certaine fréquence (« hauteur ») et
une certaine durée. Une son musical est une succession de notes, superposées (accord) ou pas et
peut être représenté graphiquement par une partition dans laquelle fréquence et durée sont codées
d’une certaine manière. »


III. Mise en évidence de l intensité et de la hauteur d un son – Sciences
physiques

1. Comment produire une note ?

Discussion : comment produire un son musical ? Sans instrument de musique ?
Solution : alimenter un haut parleur avec un générateur de tension alternative.
Consignes : expliquer pourquoi le HP produit un son ? Quelles sont les caractéristiques du son mises en
évidence ?

2. Comment analyser le son produit ?

Discussion : utiliser un microphone et visualiser la tension à ses bornes : c’est l’image du son produit à
ses bornes ;
Consignes : visualiser le signal à l’aide d’une carte d’acquisition et du logiciel Généris 5+. Représenter le
signal électrique sur un schéma et indiquer quelles grandeurs sont portées en abscisse et en ordonnée.
Différencier un son aigu d’un son grave

3. Objectifs de la séance :

Arriver à définir la période (ou la repérer).
Relier la fréquence ( = hauteur d un son) à la période.
Définir l amplitude (ou la repérer) comme l intensité d un son.


IV. Construction d une échelle musicale – Mathématiques

Idée générale : il s agit de s intéresser uniquement à la hauteur des sons, d en prendre un nombre limité
que l on ordonne du plus grave au plus aigue, et de n utiliser que ces sons pour faire de la musique.
On parle d échelle musicale.

Questions posées aux élèves :
De quoi a-t-on besoin pour faire de la musique ?
Quels choix ? A quoi correspondent-ils ?

D après les réflexions des élèves, on note que :
On dispose d un nombre variable de notes. Le pianiste en a entre 80 et 90 (touches du piano),
la voix en offre une infinité, comme le violon (entre la note la plus grave et la plus aigue, il y a
une infinité de sons possibles).
On parle parfois de "8 notes" : Do – Ré – Mi – Fa – Sol – La – Si – Do.
Peut-on considérer les deux "Do" comme des notes différentes (la deuxième est plus aigue que
la première) alors qu elles portent le même nom ?

1. Comme les pythagoriciens

Le mathématicien Pythagore vouait aux nombres et aux proportions un profond
mysticisme. Avec son école, il aurait créé la première gamme de notes de musique. Il voulait
associer la réalité physique du son avec les mathématiques.
Les pythagoriciens se sont rendu compte que lorsque l on pince deux cordes dont la
longueur de l une est le double de l autre, les deux cordes produisent un son tout à fait
similaire. Mais la plus courte produit un son plus aigu. On dit qu une octave sépare les deux
sons. 1
Le rapport des longueurs des cordes qui produisent deux notes à l octave est .
2

Avec le monocorde :
1
En pinçant la corde de longueur 1, puis la corde de longueur , on entend des notes ressemblantes. On
2
dit que la deuxième est à l octave supérieure de la première.

L intervalle entre ces deux notes est une octave.


Au préalable, avant de laisser les élèves travailler :
Maintenant que nous avons deux notes à l octave, nous pourrions construire une gamme (échelle
de sons). Cela revient, en pensant "longueur de corde", à choisir un ensemble de nombres compris
1
entre et 1.
2
Présenter le monocorde et la façon dont on peut l utiliser :
o une des cordes servira de référence (le son fondamental – un Do) ;
o s assurer que les deux cordes donne la même note (utiliser l accordeur) ;
o le chevalet permet d obtenir avec la deuxième corde, différents sons plus ou moins aigus
(plus aigus que le son fondamental).

Difficultés rencontrées par les élèves :
Il y a une infinité de possibilités ! Combien de notes ?
Quels critères de choix ?
Comment faire ?
o Ne pas fixer a priori le nombre de notes.
o Prendre le temps de déplacer doucement le chevalet.
o Relever les positions donnant une note "agréable" lorsqu jouée à la suite de la note
"fondamentale". C’est assez subjectif...
Quelles idées ?
o Une division arithmétique.
o Une division géométrique.
o …
Il faut juger à l oreille de la validité du choix ainsi fait.


2. Construction de la gamme pythagoricienne

Ce travail est très difficile pour les élèves.
Je leur propose de procéder à la façon des pythagoriciens.

L idée des pythagoriciens :
Lorsque le chevalet d un monocorde est placé au milieu de la corde, les deux moitiés donnent
le même son (évidemment). On dit qu elles sont à l unisson. De plus, elles donnent un son qui
ressemble beaucoup à celui produit par la corde entière (mais plus aigu). On appellera octave
l écart avec le son initial.
1
L’octave correspond donc à un rapport de longueurs .
2
L idée suivante est de partager la corde en trois parties de même longueur. Que se passe-t-il ?
On obtient deux sons à l octave l un de l autre, puisque l un des deux côtés est deux fois plus long
que l autre. Il se trouve que le son produit par le plus grand des morceaux "sonne bien" avec le son
de la corde entière (son fondamental). L’intervalle obtenu entre ces deux sons constitue la quinte.
2
La quinte correspond donc au rapport de longueurs .
3

Do Sol Do
1 2 1 2 3




une octave

Ces simples remarques ont permis aux pythagoriciens de cr&#