La musique c’est un ensemble de sons. Mais qu’est-ce réellement qu’un son ?
Le son est un mot si courant que peu de personnes connaissent sa réelle signification physique qui est en réalité assez complexe. Nous allons donc essayer d’expliquer cette notion relativement simplement.
Dans un dictionnaire traditionnel, on peut retrouver au mot « son » la définition suivante : « Sensation auditive causée par les perturbations d’un milieu matériel élastique fluide ou solide (spécialement l’air). » ou encore « Onde mécanique correspondant à la propagation de déformations et de contraintes dans un milieu élastique ou visco-élastique. » dans un dictionnaire de physique.
Pour comprendre ces définitions assez compliquées, nous allons expliquer les différentes notions séparément.
Les explications mot par mot :
Le son est une onde
Une onde, 
c’est simplement une oscillation qui se propage comme une vague dans la mer ou les cercles autour d’une pierre jetée dans un lac. Il n’y a pas transport de matière, on le voit bien quand on regarde une mouette flotter sur les vagues : elle n’avance pas mais elle monte et redescend. On parle d’ondes mécaniques lorsque ce qui se propage est une déformation mécanique (comme une vague qui déforme la surface de l’eau ou séisme qui fait « trembler » la surface de la Terre).
Les milieux élastiques
Le son est une onde mécanique. On peut parler d’ondes acoustiques lorsqu’une déformation se propage dans un milieu élastique.
Un milieu élastique est un milieu, un élément, qui peut se déformer sous l’action d’une force (ou contrainte mécanique) et qui reprend sa forme initiale lorsque cette force disparait.
Quelques exemples : L’eau et les gaz comme l’air sont des milieux élastiques. D’ailleurs, si on jette une pierre dans l’eau, elle revient ensuite au même état, c’est-à-dire « plate », « lisse ». Mais il y a d’autres exemples qui ne nous viennent pas spontanément à l’esprit comme les éponges. En effet, une fois qu’on les relachent, elles reprennent bien leur forme initiale. Même les murs en béton sont des milieux élastiques : même si la déformation est minime, le son peut se propager.
En fait, le son est le résultat de la vibration des particules de la matière (molécules ou atomes) les unes par rapport aux autres.
Le son est créé par ce que les physiciens appellent une onde longitudinale, encore un mot bien compliqué...
On parle d’onde longitudinale car le son se propage dans le même sens que l’onde. Par exemple, on tend un ressort. On en resserre une partie. Quand on la lâche, les vibrations se font dans la direction du ressort. À l’inverse, une vague en mer est transversale car l’eau monte et descend alors que la vague avance horizontalement.
La vitesse du son
Le son se propage par différence de pression : son déplacement nécessite donc un certain temps. La vitesse du son varie en fonction de la nature du milieu, de la température et de la pression. Dans l’air à 20°c, elle est de 340m/s alors qu’à 10°c, elle sera de 325 m/s. Dans l’eau, elle est de 1482 m/s. Dans le mur de béton, qui est beaucoup plus dense, le son se propagera beaucoup plus vite : jusqu’à 3100 m/s.
Caractéristiques d’un son
Une onde sonore se définie par sa fréquence et son amplitude :
- La fréquence : elle reflète la hauteur d’un son et se mesure en Hertz (Hz). Plus la fréquence est grande, plus le son augmente, plus le son paraît aigu et inversement. L’oreille humaine est capable de détecter les sons entre 20 Hz (basse extrêmement grave) de 20 kHz (bruit strident très aigu). Au-delà de 20kHz, on parle d’ultrasons et en dessous de 20Hz d’infrasons. Les fréquences des ondes musicales sont donc comprises (en gros) entre 20 Hz et 20 kHz. À titre indicatif, les chats peuvent entendre des sons jusqu’à 65 kHz et les chiens jusqu’à 45 kHz. Les éléphants utilisent des infrasons et les dauphins des ultrasons. Les baleines utilisent également les ultrasons, à la manière d’un sonar.
- L'amplitude : elle reflète le volume sonore (ou l’intensité). L’unité conventionnelle de l’amplitude est le Watt par mètre carré mais cette unité de mesure n’est pas pratique et elle ne fait pas ressortir la sensibilité de l’oreille humaine qui accepte mieux les sons graves qu’aigus. On utilise donc une échelle en décibel qui permet de mesurer l’intensité d’un son à partir d’un son de référence. Cette référence est 0 dB qui correspond au seuil de détection de l’oreille humaine. Le décibel est une échelle logarithmique. Qu’est-ce que ça signifie ? Simplement qu’on ne peut pas les additionner, soustraire etc. comme des nombres décimaux classiques car une augmentation de 3dB correspond au doublement de la puissance sonore. Une différence de 100 dB correspond à une multiplication du niveau sonore d’un facteur 10 milliards ! A partir de 85 dB, il y a danger pour l’oreille humaine et à partir de 130 dB, c’est la douleur pure et simple. Voici un schéma qui montre l’intensité de certains sons du quotidien.
L'amplitude de plusieurs sons, site lefigaro.fr
- le timbre : c'est l'identité musicale d'un son. Ainsi, une même note jouée par deux instruments ne sonnera pas de la même façon.
La direction d’origine influe aussi sur le son perçu.
Un son est donc une onde mécanique longitudinale. Les sons n’existent que dans les milieux élastiques. Ils se différencient en fonction de leur intensité, leur fréquence, leur timbre et leur direction d’origine.
La musique
La musique est l’art d’associer les sons. On a vu précédemment que dans la musique, on trouvait un ensemble de sons. Ils sont produits par des instruments de musique. N’importe quel objet peut être considéré comme un instrument de musique du moment qu'il produit des sons que l’Homme contrôle. On peut cependant les regrouper en 5 grandes familles : les bois, les cuivres, les claviers, les cordes et les percussions.
Silhouettes d'instruments de musique On ne voit ici qu'une partie des centaines d'instruments qui existent
La voix ou les mains peuvent également être considérées comme des « instruments de musique ».
La musique reste néanmoins quelque chose de très abstrait. Pour certains, la musique ne concerne que les chansons. Pour d’autres en revanche, la musique est partout comme le dit Lord Byron dans sa version de Don Juan : « Il y a de la musique dans le soupir du roseau ; Il y a de la musique dans le bouillonnement du ruisseau ; Il y a de la musique en toutes choses »
La musique se construit autour d’un rythme, d’une mélodie. À la fois œuvre artistique et moyen de communication, elle existe depuis la Préhistoire. Elle peut être très règlementée (à propos des accords, des éléments d’harmonie,...) ou au contraire très libre (4’33’’ de John Cage peu commun).
La musique est donc un ensemble de sons, mais c’est aussi l’art de les accomoder. Réalisée par les instruments autour de certaines contraintes, elle existe depuis la naissance de l'Homme. Pour Pablo Casals (chef d’orchestre et compositeur espagnol du XIXème siècle), « la musique chasse la haine chez ceux qui sont sans amour. Elle donne la paix à ceux qui sont sans repos, elle console ceux qui pleurent. ». Mais quels sont les réels impacts de la musique sur l’Homme ?
