Les tasses musicales

29 02 2012

L’effet Allasonique se produit avec une tasse dans laquelle on dissout une poudre soluble (café ou chocolat en poudre par exemple). Lorsque l’on frappe le fond de cette tasse avec une petite cuillère, il se produit un son. Ce qui est surprenant, c’est que en frappant le fond de la tasse de manière régulière, le son émis semble varier en fréquence. Ce phénomène est visible sur la vidéo suivante :

On entend bien que le son émis monte dans les aigüe au cours du temps. Comment interpréter cette modification de la hauteur du son émis alors que la fréquence du forçage imposé par la cuillère reste identique ?

Commençons par se pencher sur l’origine du son entendu. Le choc de la cuillère sur la tasse fait vibrer la tasse et donc le liquide. Il s’installe alors une onde stationnaire dans le liquide entre le fond et sa surface. La plus grande longueur d’onde possible pour cette onde est égale à quatre fois la hauteur h de liquide dans la tasse (un point d’amplitude de vibration nulle au fond de la tasse et un point d’amplitude maximale à la surface du liquide). La fréquence correspondant à cette onde stationnaire est celle du son produit. Elle est donnée par la relation suivante :

où v est la vitesse du son dans le liquide. Il nous faut maintenant comprendre pourquoi cette fréquence est susceptible de varier au cours de l’expérience.

L’explication réside dans le fait que la vitesse du son dans un liquide dépend fortement de la présence de bulles d’air. Et il se trouve que la dissolution d’une poudre dans un liquide chaud favorise justement la création de nombreuses petites bulles d’air. Immédiatement après la dissolution de la poudre, la densité en bulle d’air est grande et la propagation du son est ralentit. La fréquence du son est donc relativement faible ce qui correspond à un son grave d’après la relation précédente. Rapidement les bulles s’échappent du liquide et la vitesse du son dans le milieu s’accroît. Ainsi la fréquence du signal produit augmente et le son entendu est plus aigu.

Source :

Wikipédia, Hot chocolate effect. #

Instant coffee effect. #


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2 responses

1 01 2014
Matt Light

Très intéressant comme analyse. Reste un détail qui m’échappe et pour lequel je n’ai encore trouvé aucune réponse. Pourquoi, si je remue doucement mon café, le son émis par ma cuillère repart-il dans des fréquences basse pour remonter dans les aigus comme dans la première expérience ?
Le fait de remuer mon café (même doucement) suffirait-il à recréer des bulles d’air susceptibles de modifier la densité de mon café ?

12 01 2014
bdarbois

Bonjour,

J’avoue que je n’ai aucune certitude sur la réponse à cette question. Mais le scénario d’une agitation régénérant les bulles d’air ne me paraît pas impossible.

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