On voit la flamme d’une bougie vaciller sous l’effet des variations de pression de l’air provoquées par la propagation des sons.

Fiche d’accompagnement de l’expérience:

• un entonnoir de grande dimension pour couvrir la sortie du haut-parleur
• un élatisque de fixation
• une bougie
• un lecteur de CD ou une radio

sinon à défaut de l’entonnoir:

• un rouleau en carton (longueur approximative : 30 cm ; diamètre : 5 cm), par exemple un rouleau de carton de papier essuie-tout ;
• du papier sulfurisé (calque) ou un ballon de baudruche ;
• du papier ;
• accessoires : des ciseaux, de la colle.

• Placer devant la sortie du haut-parleur l’entonnoir de grande dimension en le fixant bien contre l’enceinte grâce à l’élastique.
• Placer la flamme de la bougie à la sortie de l’entonnoir
• la flamme de la bougie vacille au rythme de la musique et s’éteint si l’amplitude du son émis par le haut-parleur est trop importante

 

Si vous ne disposez pas de l’entonnoir

 

• Découper dans du papier un disque d’environ 7 cm de rayon. Enlever à ce disque un secteur angulaire de 90° et recourber le reste du disque pour former un cône.Coller ce cône à l’extrémité du rouleau de carton en utilisant du ruban adhésif.

  Couper la pointe du cône pour former un trou d’environ 2 mm de diamètre.

  Recouvrir l’autre extrémité du rouleau de carton avec du papier sulfurisé ou avec la membrane en caoutchouc d’un ballon de baudruche.

• Placer le rouleau horizontalement de telle sorte que le trou du cône soit tout près de la flamme d’une bougie.Placer un haut-parleur contre le papier sulfurisé

  La flamme de la bougie vacille au rythme de la musique et s’éteint si l’amplitude du son émis par le haut-parleur est trop importante.

La propagation du son résulte de modifications locales de la pression de l’air. L’entonnoir ou le papier sulfurisé placé devant le haut-parleur transmet les variations de pression à l’air situé à l’intérieur du rouleau de carton.

La flamme de la bougie vacille sous l’effet de l’air qui sort par le trou du cône lorsque la pression à l’intérieur est supérieure à la pression atmosphérique. L’air est aspiré vers l’intérieur du rouleau si la pression intérieure est inférieure à la pression atmosphérique, mais dans ce cas la flamme ne vacille pas car cette faible quantité d’air provenant d’une région étendue autour de la flamme a une vitesse très faible. L’intensité de la pression acoustique dépend de l’intensité sonore.

Lorsque le son a une amplitude très forte, on produit une surpression suffisante pour éteindre la flamme.

On peut voir que la flamme de la bougie met un certain temps à revenir à sa position initiale après avoir été déviée.

Si l’on écoute de la musique techno, les battements de cette musique sont rapides (de l’ordre de 120 pulsations par minute ou plus encore), et ne permettent pas à la flamme de reprendre sa position verticale : elle vacille autour d’une position inclinée.

On observe le même effet avec la musique classique si son intensité sonore varie peu : long passage piano, mezzo-forte ou fortissimo.

Pour observer une belle déviation nette de la flamme, il faut donc choisir un passage musical présentant une variation d’intensité sonore courte et intense. C’est la symphonie en sol majeur Hob.I.94 composée en 1791 par le compositeur autrichien Joseph Haydn (1732-1809) qui vient immédiatement à l’esprit car elle est nommée à juste titre « La surprise ». L’expérience donne également de beaux effets avec la « Joyeuse Marche » (1888) du compositeur français Emmanuel Chabrier (1841-1894) ou les ouvertures les plus tonitruantes du compositeur italo-français Luigi Cherubini (1760-1842).