Principes d'acoustique - Comportement des modes axiaux

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Comme déjà dit, un mode axial consiste en une onde acoustique entre deux surfaces dont la longueur d'onde est multiple de la distance et la fréquence de l'onde en question prend le nom de fréquence de résonance. Voyons en détail ce qui se passe, en se référant à la figure suivante:

Acoustique des lieux - Compression et dilatation des particules dans une pièce

Compression et dilatation des particules dans une pièce

Comme déjà dit, la longueur d'onde d'un mode axial primaire est égale au double de la distance entre les deux surfaces:

λ = 2d, soit d = λ/2

La figure montre la même onde dans ses deux conditions opposées entre lesquelles elle oscille constamment. Dans la première, la compression est à son maximum sur la paroi de gauche et au minimum sur celle de droite (où, en fait, la dilatation atteint son maximum). Dans la seconde situation (ligne hachurée dans la figure) la compression est maximum sur la paroi de droite et minimum sur celle de gauche (où la dilatation est maximum); reprenons l'exemple de l'eau qui résonne dans la baignoire quand on y balance la main. Les particules de l'air (de l'eau dans le cas de la baignoire) se déplacent d'un côté à l'autre à une certaine vitesse. Celle-ci atteindra son maximum au centre de la pièce (baignoire) alors qu'elle sera nulle sur les parois. Voyons en détail la vitesse des particules qui est distribuée comme elle apparaît dans la figure suivante (ligne hachurée):

Acoustique des lieux - Pression et vitesse des particules dans une pièce

Pression et vitesse des particules dans une pièce

La ligne continue de la figure ci-dessus illustre la distribution de la valeur de la pression sonore le long de la section de la pièce. On peut voir comment la pression en correspondance des parois est au maximum alors qu'elle est minime au centre de la pièce. Ceci advient quand les particules sur les parois, poussées par l'onde, en sont compressées ce qui veut dire qu'elles sont soumises à une certaine pression. En revanche, les particules centrales bougent avec l'onde et ne sont donc pas soumises à pression. Les endroits où la pression est maximum sont appelés points chauds, là où elle est minime on les appelle points froids.

En observant encore la figure, on peut voir que le maximum de la vitesse des particules (qui correspond au minimum de la pression exercée sur elles) se trouve au centre de la pièce, autrement dit à la position λ/4. Cette règle est en général valable pourvu que la dimension de la pièce soit un multiple entier de la longueur d'onde. Dans la figure suivante, on peut observer la section d'une pièce dont la longueur est égale à 4 fois la longueur d'onde (haut de la figure). Le bas de la figure nous montre l'acheminement de la vitesse et de la pression sonore le long de la longueur de la pièce:

Acoustique des lieux - Caractéristiques d'un mode axial non primaire

Caractéristiques d'un mode axial non primaire

On pourra noter comment les particules ont une vitesse maximale à une distance de λ/4 de la paroi[22 ]. Ce résultat s'avèrera par la suite important lorsque l'on traitera de la position des panneaux d'absorption. En produisant une fréquence de résonance dans une pièce à l'aide d'un oscillateur, et en nous déplaçant dans la pièce, nous pourrons en effet écouter la différence entre les points chauds et les points froids. En partant de la paroi vers le centre, quand on entendra une variation sonore notable, on sera arrivés au point froid qui se trouve à une distance égale à λ/4, vu que λ c'est la longueur d'onde de la fréquence de résonance que nous avons produite.



[22 ] Il est préférable de le répéter afin d'éviter quelque équivoque que ce soit: une particule qui transporte le son oscille en avant et en arrière par rapport à sa position initiale, transmettant son oscillation aux particules voisines et ne se déplaçant pas en même temps que l'onde sonore le long de la direction de propagation.