Les verres qui chantent

Deux verres de cristal accordés sur la même fréquence peuvent se transmettre leurs vibrations alors qu’ils ne sont pas au contact l’un de l’autre. Ce clip est une illustration d’un phénomène très commun appelé « résonance ».

Pour vous aider dans la réalisation de l’expérience et son interprétation, consulter la fiche d’accompagnement suivante.

Fiche d’accompagnement de l’expérience

Capture12

Soumis à l’alternance entre frottement statique et frottement dynamique, un verre effectue des vibrations et il émet un son audible.

On peut mettre en évidence la résonance en utilisant deux verres et une fine baguette de bois ou un morceau de fil métallique

Matériel

  • 2 verres légers aux parois minces, par exemple des verres à cognac ou en cristal de Baccarat.
  • une fine baguette de bois léger ou du fil métallique fin.

Montage et réalisation

Passer le doigt mouillé sur le bord du verre, plus ou moins rempli d’eau (dans notre cas il est vide), en appuyant légèrement: on produit ainsi un son nettement audible.

La hauteur du son émis dépend de la quantité d’eau dans le verre. Plus il y a d’eau, plus le son est grave.

Placer un deuxième verre à quelques centimètres du premier et y verser la même quantité d’eau que dans le premier (ou pour ce qui nous concerne laissons le vide également) .

Frotter du doigt le bord des verres : les sons émis par les deux verres doivent être de la même hauteur. Même si les verres sont identiques et la quantité d’eau la même, les sons émis sont souvent différents et il est nécessaire d’ajuster les niveaux pour accorder les verres.

Poser un morceau d’une fine baguette de bois ou un fin fil métallique sur l’un des verres et passer le doigt sur le bord de l’autre verre: le verre frotté émet un son et le morceau de bois ou de métal placé sur l’autre verre se met à vibrer et se déplace sur le bord du verre.

Explications

Lorsqu’on passe le doigt mouillé sur le bord d’un verre en appuyant légèrement, on fait vibrer le verre. L’excitation résulte de l’alternance entre frottement statique et frottement dynamique. Le doigt, par son mouvement, crée des oscillations de relaxation du verre : le verre suit le doigt et glisse sous le doigt alternativement selon la valeur de la force de frottement entre le verre et le doigt. C’est donc l’alternance entre le frottement statique et le frottement dynamique qui provoque les vibrations du verre.

Parmi toutes les fréquences de vibrations excitées, seule celle qui correspond à une fréquence propre de vibration du verre est efficace.

La vibration du verre provoque celle de l’air environnant, si bien qu’on entend un son.

Lorsqu’on fait l’expérience avec deux verres, c’est l’air ambiant qui permet de propager les vibrations du premier verre au deuxième. Si les verres sont « accordés », le deuxième verre est excité par une fréquence égale à sa fréquence propre : il y a alors résonance et le deuxième verre se met également à vibrer sans qu’on le touche. Ce sont les vibrations de la baguette de bois ou du morceau de métal qui permettent de visualiser celles du verre.

En ajoutant de l’eau dans l’un des verres, on modifie sa fréquence propre et il n’y a alors plus de résonance. Le deuxième verre, n’étant plus excité de façon efficace, ne vibre pas, et la baguette ou le morceau de métal reste immobile.

Références

Regardez la vidéo suivante et appréciez la façon dont le musicien a accordé ses verres pour jouer de manière éblouissante la Toccata et fugue en Do mineur de JS Bach…..

 

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