Tpe le son

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SOMMAIRE Problematique : Comment percoit-on le son ? I)Qu’est-ce qu’un son ? 1)Definition (experience cloche sous vide) 2)Hauteur de son et frequence d’onde 3)L’amplitude de l’onde II) Mecanisme de l’oreille 1)Anatomie de l’oreille (interne et externe) 2)Traitement des informations sonores par le cerveau 3)Les impacts du son sur l’appareil auditif Introduction : L’oreille est un organe essentiel pour l’homme, il est vital puisque il est responsable a lui seul de toute la capacite de perception sonore.

La perte de l’audition nous coupe irremediablement du monde exterieur. Les sons que nous percevons font entierement partis de notre monde, les percevoir correctement est indispensable. Ceci etant, paradoxalement, la perte ou la baisse de cette perception, de l’audition, peut etre causee par ces meme sons, objets de cette perception. Un exemple : objet courant de notre societe, le walkman, le MP3 ou autre appareil similaire. Tout utilisateur de ce genre d’appareil c’est au moins fait dire une fois « Ecoute moins fort ! Tu vas te rendre sourd ! ».

Effectivement ce genre d’appareil peut rendre sourd, du moins peut reduire la capacite auditive, il est d’ailleurs impose maintenant aux fabricants d’inscrire sur ces appareils la mention suivante : « A pleine puissance, l’ecoute prolongee du

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baladeur peut endommager l’oreille de l’utilisateur ». Grace a de nombreuses observations on a donc bien constate et nous savons tous qu’un son est bien capable d’affecter et d’endommager l’appareil auditif humain. Mais comment percoit-on le son et comment peut-il alterer la perception sonore humaine ? Nous allons donc repondre a ces questions en developpant deux grands objets d’etude.

Nous etudierons premierement le son proprement dit, sa nature et ensuite l’oreille humaine et son mecanisme. I)qu’est-ce qu’un son? 1)Definition C’est la vibration de l’air, c’est a dire une suite de surpressions et de depressions de l’air par rapport a une moyenne, qui est la pression atmospherique. Le son, ne peut pas se propager dans le vide, en l’ absence de matiere(experience cloche sous vide ) . Tout les son mecaniques ont une vitesse qui leur est propre. Cette vitesse de deplacement est appelee celerite pour les sons et elle est susceptible de changer en fonction de la rigidite du milieu dans lequel elle se propage.

On peut ecrire : C=d/t C : Celerite en m/s d : distance parcourue en metres t : duree en secondes Les sons que percoit l’homme se propagent generalement dans l’air, bien qu’il soit capable d’en percevoir dans l’eau. La « rigidite » de l’air est susceptible de changer selon certains parametres : la temperature et la pression. On peut calculer la celerite du son dans l’air en fonction de la temperature grace a la relation suivante: C? 20vT T : temperature en Kelvins. Ainsi a 20°C soit 293K on calcule la celerite du son : 20v293? 342m/s Dans l’eau, le son se deplace a 1460 m/s et dans l’acier a 5500 m/s.

Le son met 3 secondes pour parcourir 1 km: si l’on entend le tonnerre 6 s apres avoir vu l’eclair, la foudre est tombee a 2 km. 2)Hauteur de son et frequence d’onde Toute les ondes sinusoidales (=son) possedent des caracteristiques qui leurs sont propres. La periode : Il s’agit de la plus petite duree mise par l’onde pour effectuer un motif. Dans le cas du son, c’est ce qui caracterise la hauteur du son que l’on percoit. La longueur d’onde : elle est notee ? (lambda) et s’exprime en metres. Il s’agit de la distance parcourue par l’onde en une periode. Entre la periode et la longueur d’onde il existe la relation suivante : = c x T T : la periode en seconde La frequence ? est le nombre de periodes par seconde. Elle s’exprime en Hertz (symbole Hz) ? = 1/T ou T = 1/? Et donc : ? = c/? ou ? x ? = c La frequence d’une onde sonore definit la hauteur du son, ce qui le rend aigu ou grave. L’Homme entend en moyenne les sons de frequences comprises entre 20 Hz (sons graves) et 20 000 Hz (sons aigus). On ne percoit plus les sons tres aigus au dela d’une certaine frequence et inversement, on ne percoit pas non plus les sons graves en dessous d’une certaine frequence. Avec l’age, ce domaine se retrecit et est propre a chacun.

Les chauve-souris n’entendent, par exemple, que les sons de frequence superieure a 1 000Hz. Le chien et le dauphin entendent egalement les ultrasons, qui ont des frequences superieures a 20kHz. Au dessous de 20Hz on parle d’infrasons qui ne sont plus des sons a proprement parler. Experience oscilloscope son. La tonalite du telephone ou un diapason donnent le la3 (le la du 3eme octave sur une clavier) de frequence 440 Hz. D’un octave au suivant, la frequence est doublee: ainsi le la4 a une frequence de 880 Hz. 3) L’amplitude d’une onde, le « volume » du son

Une onde sonore est definie non seulement par sa frequence mais aussi par son amplitude. L’intensite d’un son, son « volume » est liee a l’amplitude de l’onde acoustique correspondante. Cette derniere represente en fait une mesure du deplacement des molecules d’air. Plus l’amplitude de l’onde sera grande, plus les molecules d’air frapperont avec force la membrane de l’oreille, et donc plus le son paraitra fort. L’intensite d’une onde acoustique peut etre obtenue de differentes manieres. Par exemple, on peut mesurer la distance du deplacement relatif des molecules d’air, ou bien encore la difference de pression qui s’opere au cours des ilatations et compressions successives de l’air. On peut egalement la calculer en mesurant l’energie mise en jeu par les vibrations sonores. La relation entre la sensation sonore et l’energie sonore n’est pas simple. La sensation sonore n’est pas proportionnelle a l’energie sonore recue par l’oreille ( si c’etait le cas, la sensation provoquee par le bruit du tonnerre serait insupportable). Il existe un certain nombre de modeles mathematiques qui permettent de quantifier le niveau sonore et d’etudier le comportement du son dans certains cas. Schema recapitulatif :

T : la periode de l’onde A : l’amplitude de l’onde On distingue differentes facons de mesurer l’amplitude d’un son : La puissance acoustique : La puissance acoustique est associee a une notion physique. Il s’agit de l’energie transportee par l’onde sonore par unite de temps et de surface. Elle s’exprime en Watt par metre carre (W. m -2 ). Addition de sons : L’echelle des decibel est une echelle dite logarithmique, ou relative, ce qui signifie qu’un doublement de la pression sonore, de l’energie du son, implique une augmentation de l’indice d’environ 3.

Un niveau sonore de 100 dB contient donc deux fois plus d’energie qu’un niveau sonore de 97 dB. Si l’on mesure le niveau sonore de cette facon, c’est du au fait que nos oreilles (et notre cerveau) percoivent le son en termes du logarithmique de la pression sonore, plutot qu’en termes de la pression sonore en elle-meme. Exemple : si on a deux source sonore de 40 dB quand on mesurera leurs intensite on ne trouvera pas 80dB mais 43 dB 1 eleve 40 dB 2 eleves 43 dB 3 eleves 45 dB 4 eleves 46 dB Une classe 35 eleves : … 55. 5 dB II)Mecanisme de l’oreille

Notre systeme d’audition presente des performances remarquables. Nous sommes capables d’entendre des sons qui vont de 20Hz a 20kHz environ et ces sons sont percu pour une plage d’intensites tres importante, d’un facteur de 10E14 environ, soit de 1pW/m2 a 100W/m2. 1)Anatomie de l’oreille (interne, moyenne et externe) L’oreille se compose de trois parties : l’oreille externe, l’oreille moyenne et l’oreille interne, chacune partie correspondant a un milieu de propagation different. L’oreille externe Le pavillon : il est forme de reliefs et de creux sculptant l’oreille.

Cette forme en cornet va permettre d’amplifier les sons de 10 a 15 dB sur les frequences 155/7000 Hz avec une resonance a 2000 Hz. Le conduit auditif externe : c’est un tuyau qui amene au pavillon et qui va diriger les sons vers le tympan venant obturer le fond. De direction oblique en avant et souvent vers le haut, il mesure environ 3 cm de long (de diametre moyen 7 mm) et est constitue d’un tissu fibro-cartilagineux dans sa partie externe et osseux dans sa partie interne. L’oreille moyenne L’oreille moyenne est constituee du tympan et de la caisse contenant les 3 osselets et transmet les vibrations du tympan.

Le tympan : C’est une fine membrane de 0. 1 mm d’epaisseur, constituee de 3 couches : cutanee (externe), fibreuse (moyenne) et muqueuse (interne). Il separe l’oreille Externe de l’oreille Moyenne. C’est lui qui va reagir aux modifications de pression entre l’air atmospherique exterieur et l’air interieur clos. Les vibrations du tympan sont transmises mecaniquement par les osselets a la fenetre ovale, qui correspond a l’entree du colimacon (oreille interne). La vibration mecanique est ainsi amplifiee d’environ quinze fois.

Les osselets : ils sont 3 et s’articulent mecaniquement pour transmettre le son depuis le tympan jusqu’a l’oreille interne . Le marteau est enchasse dans la membrane tympanique; sa tete est articulee avec l’enclume qui lui fait suite (osselet intermediaire). La branche descendante de l’enclume est reliee a la tete de l’etrier qui va separer la vibration sonore en 2 parties et assurer l’etancheite avec les liquides endolymphatiques. Le marteau et l’etrier, osselets lies (marteau avec tympan et etrier avec fenetre ovale) sont conditionnes par 2 muscles antagonistes lors de la propagation des sons : le muscle du marteau est tenseur du ympan en augmentant la pression de l’oreille interne et le muscle de l’etrier agit a l’inverse en diminuant la pression intra-cochleaire (reflexe stapedien : role des protections de l’oreille interne lors de la perception de sons forts). Cette forge auriculaire ou la vibration sonore aerienne conditionnee va venir stimuler la cochlee liquidienne permet en outre une amplification de l’amplitude de l’ordre de 40 dB. L’oreille interne L’oreille interne dite labyrinthe osseux (figure 2) est constituee d’os autour du labyrinthe membraneux(figure 3). Ces deux labyrinthe sont separes par le liquide perilymphatique.

Elle est separee en 2 parties : le labyrinthe posterieur constitue du vestibule et des 3 canaux semi-circulaires et le labyrinthe anterieur ou cochlee (limacon),encastree dans l’os temporal, s’entourant sur 2 tours et demi de et d’une hauteur de 35 mm qui contient la lame des contours qui s’enroule dans le sens anti-horaire pour une oreille droite. Cette coque osseuse est reliee a la caisse tympanique par l’intermediaire de la fenetre ovale fermee et par la platine de l’etrier et la fenetre ronde qui permet l’expansion de ces memes liquides a l’oppose de la fenetre ovale.

La lame des contours en coupe, determine 3 compartiments : la rampe tympanique, la rampe vestibulaire et le canal cochleaire entre les 2 contenants l’organe de Corti. L’organe de Corti est celui de la perception auditive est constitue de cellules sensorielles (cellules ciliees  internes ou CCI sur une rangee)qui transmettent des impulsions aux fibres nerveuses auxquelles elles sont rattachees, et de cellules de soutien (cellules ciliees externes ou CCE disposees sur 3 rangees en forme de V) rgane de Corti, avec sa rangee de cellules ciliees internes (en haut), et ses 3 rangees de cellules ciliees externes (en bas)- L’utricule sur lequel viennent s’implanter les 3 canaux semi-circulaires presentant un renflement terminal ou se situe la zone sensorielle Le saccule relie a l’utricule. Dans ces formations vestibulaires, on retrouve une unite sensorielle : la macule. Cette region specifique des parois de ces organes est constituee d’une couche cellulaire engluee au sommet par une couche gelatineuse ou repose les otolithes (CACO3). )Traitement des informations sonores par le cerveau Le message nerveux auditif Constitue par les impulsions nerveuses qui parcourent les voies auditives depuis l’organe de Corti jusqu’a l’ecorce cerebrale, le message nerveux auditif transmet les informations relatives a la frequence, a l’intensite et a la composition des vibrations, Le nerf auditif contient un ensemble de 35. 000 fibres (10 par cellule ciliee interne) qui transmettent au cerveau des informations identiques entre elles.

Il penetre dans le tronc cerebral au niveau du bulbe rachidien. Apres plusieurs relais, les fibres auditives parviennent a l’ecorce cerebrale ; elles sont alors 100 fois plus nombreuses car le nombre de neurones disponibles augmente a chaque relais. Il faut moins de 20 millisecondes pour que les ondes sonores soient transmises au cerveau sous la forme de stimuli nerveux. Le traitement simultane de l’information sensorielle par le cortex auditif permet de garder au message sa globalite et son intelligibilite initiale.

Experience du crabe : Materiels utilises : -Un crabe -Une cuve a nerf -Liquide physiologique -Oscilloscope -Cristallisoir Nous avons du sectionner une patte d’un crabe au niveau de la premiere articulation. (Voir photo ci-dessus) Pour ensuite par des mouvements lateraux casser delicatement le reste des apophyses puis, en posant bien les avant bras sur la table pour eviter un etirement brusque car l’operation demande une certaines force, tirer doucement les 2 morceaux. (Voir photo ci-dessus) Le nerf apparait progressivement

Apres avoir recueilli le nerf nous l’avons mit dans une cuve a nerf issue de serum physiologique (Voir photo ci-dessous) Celui-ci etait brancher a un oscilloscope, et voici le resultat : Interpretation des resultats : Nah nannnn nanhhh je ne sais pas on fera sa demain parce que sa me fait terriblement chier !!!!!!!!!!!! 3)Les impactes du son sur l’appareil auditif Tout d’abord, il est evident que tous les sons n’endommagent pas l’oreille. La capacite auditive peut etre reduite par d’autres facteurs que le son, comme par des maladies specifiques par exemple.

Nous traiterons cependant que le cas des handicaps auditifs causes par une exposition au son. Le bruit peut endommager l’acuite auditive de diverses facons. On distingue 4 types de dommages differents : Le traumatisme auditif : dommage soudain de l’ouie apres un choc sonore intense. Il peut y avoir retablissement partiel si la personne evite toute nouvelle exposition au bruit. L’acouphene : tintement ou bourdonnement dans l’oreille. Il peut durer pendant des annees meme lorsque la personne n’est plus exposee au bruit.

La perte auditive temporaire : ceci peut se produire apres une exposition a un bruit intense pendant plusieurs heures. La personne peut se retablir apres avoir passe plusieurs heures dans un lieu sans bruit. La perte auditive permanente : le resultat d’une exposition au bruit durant plusieurs mois et plusieurs annees. On s’est donc demande quels etaient les parametres qui influaient sur la dangerosite du son. Un son est d’autant plus dangereux : qu’il est intense qu’il est prolonge que sa frequence est elevee (qu’il est aigu) qu’il est produit par a coups