Un tuyau de plastique frappé en n’importe lequel de ses points peut canaliser les sons et les envoyer dans l’oreille gauche ou droite d’une personne, selon l’endroit où on le frappe.
Fiche d’accompagnement de l’expérience:
Matérielun tuyau (longueur approximative : 80 cm).
Montage et réalisationUn expérimentateur maintient les deux extrémités d’un tuyau à l’entrée de ses deux oreilles en fermant les yeux.
Un opérateur frappe avec une règle sur le tuyau en différents endroits successivement. L’expérimentateur peut alors indiquer de la main la direction d’où provient le bruit qu’il a entendu. L’expérimentateur est capable de distinguer si l’on a frappé le tuyau dans sa moitié droite ou dans sa moitié gauche.
Si l’opérateur frappe à deux endroits différents situés dans la moitié droite du tuyau, l’expérimentateur peut distinguer quel est l’emplacement le plus proche de son oreille.
ExplicationsLe coup sur le tuyau donne naissance à une onde sonore qui se propage le long du tuyau.
Lorsque le tuyau est frappé en son milieu, la distance entre la source sonore et chacune des oreilles est la même, le son atteint donc les deux oreilles en même temps. L’expérimentateur situe alors la source sonore au milieu du tuyau.
Si le tuyau n’a pas été frappé en son milieu, le son atteint d’abord l’oreille la plus proche. Le cerveau arrive à déterminer la direction de la source du son à partir de l’ordre d’arrivée des sons perçus par l’oreille gauche et par l’oreille droite.
L’oreille humaine est capable de distinguer deux sons dont l’écart temporel est inférieur à 30 μs.
RemarquesComme la direction d’une source sonore est déterminée à l’aide de l’écart temporel entre les sons perçus à gauche et à droite, l’oreille humaine a du mal à localiser des sons émis pendant une longue durée. Si l’opérateur se déplace de long en large en donnant de brefs coups de sifflet à côté de l’expérimentateur aux yeux fermés, celui-ci arrive à indiquer la position des coups de sifflet. En revanche, il n’arrive pas à localiser la provenance de coups de sifflet prolongés.
Pour qu’on puisse localiser une source sonore à l’aide de la différence temporelle entre les sons gauche et droite, il faut que les deux oreilles soient excitées par la même intensité sonore. La tête de l’expérimentateur est un obstacle qui diffracte l’onde sonore issue d’une source latérale et donc diminue l’intensité sonore qui arrive à l’une des oreilles. La différence d’intensité due à ce phénomène est perceptible pour des sons de fréquence supérieure à 3 kHz car le diamètre de la tête correspond alors environ à une demi-longueur d’onde.
La provenance du son ne peut être localisée par différence temporelle que pour des fréquences faibles. Pour des fréquences élevées, la direction est déterminée à l’aide de la différence d’intensité sonore. Pour les fréquences intermédiaires (aux alentours de 3 kHz), la provenance est déterminée par association des deux méthodes précédentes. Dans tous les cas, il faut effectivement disposer de deux oreilles pour déterminer la provenance d’un son. On n’y arrive pas si l’on est sourd d’une oreille (par exemple en la bouchant).