Peut-on utiliser l’énergie sonore pour transformer le bruit en formes d’énergie? Cela semble fou, mais nous découvrons différents types d’énergie tout le temps — en particulier lorsqu’il s’agit d’énergies renouvelables — et l’énergie sonore n’est qu’un autre type.
Dans le monde entier, il est difficile de trouver quelque part que le bruit ne fasse pas partie du paysage. Du rugissement de la circulation au son des instruments de musique, les humains font beaucoup de bruit. Il existe de nombreux types de sons allant de l’audible à l’inaudible.
Les sources sonores peuvent être agréables ou désagréables pour l’oreille humaine, en fonction du volume, des hauteurs différentes, des types de sons, de la source sonore et de l’intensité sonore. Quoi qu’il en soit, l’énergie sonore voyage et selon la source sonore et l’intensité, le son peut parfois être considéré comme un polluant.
Alors, qu’est-ce que l’énergie sonore, exactement? L’énergie sonore transforme le son en électricité. Bien que la science de la transformation de l’énergie sonore en électricité soit encore émergente, cela a été fait. Par exemple, les microphones et les haut-parleurs sont des exemples de son devenant de l’énergie électrique.
En fait, un groupe de jeunes lycéens a découvert comment produire suffisamment d’électricité avec de l’énergie sonore pour allumer une ampoule. Certes, c’est loin de générer suffisamment d’électricité pour alimenter une maison ou une ville entière. Mais c’est un début et la science derrière cela se développe. Apprenons-en plus sur le monde fascinant du son, y compris des exemples d’énergie sonore.
Comment Entend-On Les Ondes Sonores ?
La mécanique de l’ouïe démontre une partie de la mécanique de l’énergie sonore.
Lorsque nous entendons un son, nous ressentons des ondes sonores qui s’infiltrent dans le conduit auditif et déplacent le tympan, un peu comme une tête de tambour vibre lorsqu’elle est frappée. Différents sons produisent différentes vibrations qui affectent le mouvement du tympan.
Les vibrations se déplacent du tympan via les osselets jusqu’à la cochlée (un organe rempli de liquide), provoquant des ondes de surface qui frappent les cellules ciliées. Selon l’emplacement des cellules ciliées dans la cochlée, le cerveau « entend » des sons aigus ou graves via le nerf auditif. Il traduit ensuite les vibrations initiales des molécules d’air dans l’onde sonore en sons que nous comprenons.
En physique, l’étude du son est connue sous le nom d’acoustique et comprend toutes les constructions du son.
Quelle est la Définition de l’Énergie sonore ?
En termes simples, l’énergie sonore provient de vibrations se déplaçant à travers quelque chose. Les solides, les liquides et les gaz transmettent tous le son sous forme d’ondes énergétiques.
L’énergie sonore est le résultat lorsqu’une force, sonore ou de pression, fait vibrer un objet ou une substance. Cette énergie se déplace à travers la substance par vagues. Ces ondes sonores sont appelées énergie mécanique cinétique.
Pourquoi Les Ondes Sonores Sont-Elles Appelées Ondes Mécaniques?
Les ondes sonores sont parfois appelées ondes mécaniques car les ondes sonores nécessitent un support physique pour se propager. Les liquides, les gaz ou les matériaux solides transfèrent les variations de pression, créant de l’énergie mécanique par vagues.
Comme toutes les vagues, les ondes sonores ont des pics et des vallées. Les pics sont appelés compressions, tandis que la raréfaction est le terme utilisé pour les creux.
Les oscillations entre compression et raréfaction se déplacent à travers des milieux gazeux, liquides ou solides pour produire de l’énergie. Le nombre de cycles de compression/raréfaction dans une période donnée détermine la fréquence d’une onde sonore.
Les scientifiques mesurent l’intensité et la pression de l’énergie sonore en Pascals et en décibels. Les ondes sonores sont aussi parfois appelées ondes de pression car la pression de l’onde sonore déplace les particules à travers lesquelles elle passe.
Comment Les Ondes Sonores Sont-Elles Mesurées ?
source
La longueur d’onde, la période, l’amplitude et la fréquence sont les quatre parties principales d’une onde sonore, quels que soient le type d’onde et le support à travers lequel le son se déplace.
- Longueur d’onde : Imaginez une onde se déplaçant le long d’un axe horizontal; dans ce cas, la longueur d’onde est mesurée comme la distance horizontale entre deux points successifs et équivalents de l’onde. Ainsi, en termes basiques, une seule longueur d’onde est un cycle entre les deux points égaux.
- Période: Une période de longueur d’onde est le temps qu’il faut à une seule longueur d’onde pour passer un certain point. Généralement, une période plus longue indique un pas plus bas.
- Amplitude: Nous mesurons l’amplitude sonore (force ou niveau de pression acoustique) par la hauteur de l’onde sonore. C’est lié au volume relatif du son. Lorsque l’amplitude de l’onde est significative — comme à partir d’un son fort — l’onde est élevée. L’inverse est également vrai; des sons plus doux produisent des ondes avec une amplitude plus faible. Un volume inférieur équivaut à des niveaux de décibels (dB) inférieurs; un décibel mesure l’intensité sonore. Zéro décibels équivaut aux sons les plus silencieux qu’une oreille humaine puisse entendre. Les décibels augmentent d’un facteur six. Une voix parlante normale est de 60 dB.
- Fréquence : Hertz (Hz) mesure la fréquence d’une onde sonore. Hertz mesure les cycles d’une onde sonore par seconde qui passent un point de consigne sur l’axe horizontal. (Rappelez-vous, chaque processus a une compression et une raréfaction.) Les ondes sonores de fréquence sont mesurées en hertz. Par conséquent, Hertz (Hz) indique le nombre de cycles par seconde qui passent par un emplacement donné. Par exemple, si, en parlant, votre diaphragme vibre à 900 Hz, votre diaphragme génère 900 compressions (pression accrue) et 900 raréfactions (pression réduite). La hauteur est fonction de la façon dont le cerveau interprète la fréquence sonore. Une hauteur plus élevée est le résultat d’une fréquence plus élevée; une fréquence plus basse se traduit par une hauteur plus basse.
L’Énergie Sonore est-elle potentielle ou l’Énergie Cinétique?
Lorsque l’énergie peut fonctionner mais n’applique pas activement de force, on parle d’énergie potentielle.
En physique, le travail est mesuré par l’énergie transférée. Quand quelque chose est déplacé sur une distance par une force extérieure, c’est du travail.
Le ressort enroulé d’un Slinky est un exemple d’énergie potentielle. Jusqu’à ce que le printemps soit libéré, il ne fonctionne pas. Le travail se produit lorsque le ressort se déplace (est libéré), devenant de l’énergie cinétique. L’énergie cinétique est l’énergie du mouvement.
L’énergie sonore peut être à la fois: énergie cinétique ou énergie potentielle.
Un exemple peut être celui d’un instrument de musique. Lorsque l’instrument est joué, il génère des ondes sonores, produisant de l’énergie cinétique. Mais quand ce même instrument de musique est au repos, seul le potentiel d’énergie est là.
Les ondes sonores Partagent-elles des Caractéristiques et des comportements?
En plus des constituants primaires d’une onde — fréquence, amplitude, longueur d’onde et fréquence – les scientifiques classent les ondes en fonction de trois caractéristiques distinctives: mouvement longitudinal, transversal et de surface.
L’utilisation du mouvement des particules d’un milieu par rapport à la direction de déplacement est une méthode standard pour distinguer le type d’onde.
Pour comprendre les ondes transversales, nous parlerons encore du Slinky. Considérez le mouvement d’un Slinky pendant que votre main alterne de haut en bas. L’énergie de ce Slinky « activé » se déplace verticalement le long du sens de déplacement, déplaçant les bobines (qui, dans ce cas, représentent des particules d’onde) de haut en bas.
Les types d’ondes transversales comprennent:
- Vibrations dans une corde de guitare
- Fans de sport debout et assis dans une onde synchronisée autour d’un stade de sport
- Ondes électromagnétiques, telles que la lumière et les ondes radio
D’autre part, les ondes longitudinales déplacent l’énergie de l’onde à droite ou à gauche le long de l’axe horizontal de l’onde. Ainsi, notre Slinky, lorsqu’il est étiré horizontalement et pulsé horizontalement comme un accordéon, pulse horizontalement le long de sa direction de déplacement gauche-droite parallèle à l’axe de l’onde.
Les ondes sonores sont des ondes longitudinales, tout comme les ondes ultrasonores et les ondes P sismiques.
La caractéristique principale d’une onde de surface est le mouvement circulaire de ses particules. Seules les particules à la surface du milieu se déplacent circulairement; le mouvement diminue à mesure que les particules s’éloignent de la surface.
Quels Sont les Exemples d’Énergie Sonore?
source
L’énergie sonore se produit lorsqu’un objet vibre. Le bruit, que ce soit dans la portée de l’audition humaine ou non, est une énergie sonore. Le sonar, la musique ultrasonique (supérieure à 20 kilohertz), la parole et le bruit ambiant sont toutes des formes d’énergie sonore.
Que ce soit d’un objet inanimé ou d’un être sensible, les sons viennent de partout. Certains sont agréables à entendre, d’autres non. Considérez ces exemples d’énergie sonore et comment ils vous font ressentir:
- Le tintement élevé et délicat ou les tons profonds et vibrants d’un carillon de vent
- Le grondement du moteur, les pneus qui crient, les radios qui grincent et les freins qui grincent de la circulation
- Bébés qui pleurent, babillent, hurlent et rigolent
- Chiens qui aboient, grognent ou hurlent
- Téléphones bourdonnement, bourdonnement ou tintement
- Bruits de pluie, vents hurlants et tonnerre
- Chats ronronnant, miaulant et se grattant
- Les humains et les animaux respirent, ronflent, éternuent ou sifflent
- La friture, le crépitement, l’ébullition, le hachage et le claquement d’une personne occupée cuisine
- Vagues qui s’écrasent et se retirent
- Moteurs qui tournent, tournent, cognent et rugissent
- Les sons doux, forts, cuivrés, lisses, profonds, rosés, rauques et distincts de la musique
- Le bruit blanc bas et constant de la climatisation
Même quand il est apparemment calme, il y a toujours son.
Comment L’Énergie Sonore Produit-Elle De L’Électricité ?
Les vibrations sonores peuvent devenir de l’énergie électrique grâce au principe de l’induction électromagnétique. L’induction électromagnétique génère un courant électrique à l’aide d’un champ magnétique.
Lorsqu’un champ magnétique et un conducteur, tel qu’une bobine de fil, se déplacent l’un par rapport à l’autre, une induction électromagnétique se produit. Tant que le conducteur est en circuit fermé, le courant circule partout où le conducteur traverse les lignes de la force magnétique.
Qu’est-Ce que la Piézoélectricité et Comment Est-Elle liée à l’Énergie Sonore?
La piézoélectricité utilise des cristaux uniques pour convertir l’énergie mécanique — dans ce cas, l’énergie des ondes sonores — en énergie électrique.
Sous compression, les cristaux agissent comme conducteurs. Lorsque les cristaux sont comprimés, leur structure change et le cristal acquiert une charge nette. Cette charge peut être convertie en courant électrique.
D’autres matériaux, tels que l’os, les céramiques spéciales et l’émail, sont également des conducteurs piézoélectriques. Ces matériaux ont en commun la capacité de produire une charge électrique interne due à une contrainte mécanique appliquée.
Utilisant des ondes sonores à très haute fréquence – des fréquences 100 millions de fois plus élevées que ce que les gens peuvent entendre — les matériaux piézoélectriques deviennent des signaux électriques qui émettent des ondes lumineuses dans la gamme de fréquences térahertz.
La piézoélectricité réunit les états électriques et mécaniques du matériau piézoélectrique. Sous compression, le matériau utilisé a un flux de courant qui change de polarisation pour devenir une charge électrique, appelée moment dipolaire net.
Quel Avenir pour l’Énergie Électrique Produite Par l’Énergie Sonore ?
Comme nous le savons, les sons remplissent constamment notre environnement acoustique. Comme toute énergie, l’énergie sonore a le potentiel de produire de l’électricité. Tout comme le soleil fournit une énergie solaire illimitée et la brise fournit de l’énergie éolienne, l’énergie sonore est renouvelable car les êtres sensibles et les objets sensibles produisent constamment du son.
Bien que les ondes sonores et les principes de production d’énergie soient compris depuis longtemps, la technologie permettant de convertir l’énergie sonore en électricité n’en est qu’à ses balbutiements.
Cependant, à mesure que les scientifiques et les techniciens étudient et améliorent les technologies impliquées dans l’électricité produite par le son, l’énergie sonore peut produire une électricité de masse un jour.
Si cela ressemble à un rêve de pipe, rappelez-vous que l’énergie solaire et éolienne était autrefois hors de notre portée.
Présenté par justenergy.com
Toutes les images sous licence Adobe Stock.
Image en vedette: