Maud Catalan
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Musique
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Physique:
créer
la
gamme
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Photos du montage
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| Corde de guitare montée sur une caisse à vin | Dispositif de tension de la corde de guitare |
Le but de la manipulation est de concilier ou réconcilier l'art et la théorie, que ceux qui n'ont jamais eu l'oreille musicale (et j'en fais parti) visualisent (à défaut d'entendre) cette gamme et que les musiciens retrouvent la théorie derrière le do-ré-mi-fa-sol-la-si-do!
Le matériel est simple. L'expérience peut même être reproduite comme un jeu chez des élèves beaucoup plus jeunes.
- 1 caisse à vin en bois qui sert de support et de caisse de résonnance.
- 1 corde de guitare, n'importe laquelle (l'expérience est toutefois plus facile avec un son plus aigu)
- 1 bouchon de liège
- 1 mètre
- 1 poids pour tendre la corde
- 1 accordeur de guitare, un oscilloscope ou un logiciel (style audacity) téléchargé sur internet
- 1 médiateur (facultatif) mais permet un son plus net au pincement de la corde
- la corde de guitare doit être bien tendue. Un seau de 20l rempli d'eau y est suspendu pour exercer une tension uniforme. Les sons sont plus purs si la corde est bien tendue.
- le mètre est un étalon, mais peut importe il suffit d'avoir un indice d'unité (fonctionnerait bien également avec des bout de ficelle préalablement découpés à la 1/2, 2/3, 4/5, 3/4... fpour des élèves plus jeunes)
- le bouchon de liège doit être percé à la largeur exacte de la corde. Son but est de stopper la propagation des ondes le long de la corde. C'est le support le plus simple et fonctionnel que j'ai trouvé (lié évidemment à la caisse de vin qu'il a fallu vider)
- il est plus facile d'utiliser un médiator pour "pincer" la guitare que les doigts. Le son est également plus pur si la corde est pincée non pas au milieu mais proche de l'extrémité fixée.
Prenons une corde de longueur L et faisons la vibrer: elle devient floue et prend la forme d'un fuseau car ses 2 extrémités sont fixes.
La largeur du fuseau (on dit l'amplitude de vibration) donne l'intensité du son. Plus l'amplitude est grande, plus le son est fort. Mais quelque soit l'amplitude à longueur fixe, la corde fait toujours le même nombre d'allers et retours dans un temps donné. Cela définit la fréquence. La fréquence est le nombre d'allers et retours que la corde fait en 1 seconde.
Par contre, cette fréquence dépend de la longeur de la corde. Plus la corde est courte plus la fréquence est élevée, c'est à dire la note aigüe.
La fréquence est inversement proportionnelle à la longeur de la corde
En musique, l’octave est l’écart entre deux notes dont la plus basse est obtenue avec une corde de longueur L, et la plus haute avec la même corde (même nature, même tension) de longueur moitié L/2.
Ainsi, pour nos deux do séparés par une octave, nous pouvons dire que le plus grave est obtenu avec une longueur L, et qu’il a une fréquence f, tandis que le plus aigu a pour longueur L/2 et pour fréquence 2f (2 est l’inverse de 1/2). Les notes de la suite do, ré, mi, etc. correspondent aux fréquences et longueurs de cordes suivantes. Certaines notes sont espacées d'un ton, d'autres d'un demi-ton (majeur ou mineur) ce qui explique la disposition des touches noires du piano
| Do |
Ré |
Mi |
Fa |
Sol |
La |
Si |
Do |
| f |
9/8f |
5/4f |
4/3f |
3/2f |
5/3f |
15/8f |
2f |
| L |
8/9L |
4/5L |
3/4L |
2/3L |
3/5L |
8/15L |
L/2 |
| |
9/8 ton majeur |
10/9 ton mineur |
16/15 demi-ton |
9/8 ton majeur |
10/9 ton mineur |
9/8 ton majeur |
16/15 demi-ton |
| 1ère
expérience: Quelque soit longueur initiale l de la corde, à la longueur l/2 on obtient l'octave. L'octave est définie par la différence entre 2 notes dont la plus basse est obtenue par la vibration d'une corde de longueur L et la plus haute par cette même corde de longueur L/2. Quelque soit la tension de la corde, c'est à dire la quantité d'eau dans la seau, le résultat est vrai. On obtient juste des sons plus bas avec une corde moins tendue. |
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2ème expérience: En découpant la corde selon des rapports précis (mentionnés ci dessus) on obtient l'entièreté de la gamme: do-ré-mi-fa-sol-la-si-do. Mais attention, si cette gamme "sonne" juste à l'oreille (les notes sont harmonieuses entre elles), elles sont accordées entre elles et non pas justes |
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| 3ème
expérience: A l'aide d'un accordeur de guitare, on ajuste la tension de la corde, c'est à dire la quantité d'eau afin d'obtenir le la de référence, c'est à dire un la d'une fréquence de 440Hz: la gamme juste. Par facilité, l'accordeur de guitare peut nous donner également un sol (c'est sur ce sol qu'on accordera notre "instrument") |
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| 4ème
expérience: A l'aide du logiciel audacity on peut enregistrer un son produit avec une certaine tension de la corde et l'analyser. On en déduit ainsi sa fréquence et donc la note produite selon le tableau suivant: notes-fréquences. L'analyse spectrale nous permet d'identifier les différents harmoniques également. Nous retrouvons ici une fréquence de 646Hz qui correspond à un mi. Visualiser le son produit Visualiser les harmoniques |
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Sur la guitare, les
cordes ne
sont pas toutes de même nature: elles sont plus
ou moins
massiques.
Les cordes les plus massiques émettant les sons
les plus graves.
Cela permet avec des cordes de même longeurs de
jouer la gammes
sur plusieurs octaves.
On peut également jouer sur la tension de la corde pour produire la gamme. C'est le principe du mono-corde. La corde unique est fixée sur la caisse de résonnance. On adapte la tension de la corde en inclinant la tige sur laquelle elle est fixée.
Pour quelques illustrations sonores et visuelles
sur le
mono-corde vietnamien Dan Bau:
http://www.youtube.com/watch?v=mqWm2_gOq18
On peut également jouer sur la tension de la corde pour produire la gamme. C'est le principe du mono-corde. La corde unique est fixée sur la caisse de résonnance. On adapte la tension de la corde en inclinant la tige sur laquelle elle est fixée.
On peut faire la même expérience avec des tubes à essais remplis d'eau.