La trompette en
Ut,
bac
S Antilles 09 /2017 .
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Avec
une trompette, le son est produit par la mise en vibration des lèvres
du musicien. Il sélectionne ainsi la fréquence du son émis parmi les
différents modes propres de vibration de l’instrument. Dans les graves
en particulier, les fréquences de résonance sont éloignées les unes des
autres. Les notes que le trompettiste peut jouer sont alors trop peu
nombreuses. Les pistons permettent d’allonger la colonne d'air pour
modifier la note fondamentale et couvrir toute la gamme chromatique.
Résonance dans
une colonne d'air.
Pour un tuyau ouvert, les extrémités correspondent à des ventres de
vibration.
On en déduit que dans le mode fondamental, la longueur L du tube
correspond à la moitié de la longueur d'onde.
L = ½ l0.
Célérité du son dans l'air c = 340 m /s.
Description simplifiée de la
trompette.
La
trompette peut être considérée comme une colonne d’air ouverte des deux
côtés. L'action sur chaque piston provoque un allongement de la colonne
d'air. La fréquence du fondamental de l'instrument est abaissée d'une
valeur qui dépend de cet allongement. Il en résulte une note plus basse
que la note jouée par l'instrument, obtenue en n’appuyant sur aucun
piston.
À partir des combinaisons des positions de pistons, on obtient
différentes notes.
On remarquera que la 1 ère et la 3 ème coulisse
sont équipées de bagues qui permettent d’affiner la
longueur des coulisses.
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Le but de
cet exercice est d’étudier la conception d’une trompette à trois
pistons.
Pour une trompette, c’est l’harmonique de rang 2 qui donne la fréquence
de la note jouée.
Questions préliminaires.
1. Donner la
relation entre la longueur du tuyau sonore et la longueur d’onde
correspondant à la
note jouée.
L = l0.
2. Une trompette
en Ut joue un do3 ( f = 262 Hz) quand on appuie sur aucun
piston. Montrer que la longueur de la colonne d’air est L = 130 cm.
L=l0 =
c / f =340 / 262 = 1,2978 m ~1,30 m.
Problème
Expliquer l’intérêt des coulisses et calculer la longueur de chacune
des trois coulisses.
En enfonçant un piston, le trompettiste rallonge la colonne d’air de la
longueur de la coulisse associée.
Longueur de la colonne d'air : L = 340 /247 =1,3765 m.
Longueur de la coulisse n°2 ( sans bague ) : 1,3765 -1,2978 ~0,0788 m ~
7,9 cm.
Longueur de la colonne d'air
: L = 340 /233 =1,4592 m.
Longueur de la coulisse n°1 ( avec bague ): 1,4592 -1,2978 ~0,1615 m ~
16 cm.
Longueur de la colonne d'air
: L = 340 /220 =1,5455 m.
Longueur de la coulisse n°1 ( avec bague ): 1,5455 -1,3765 ~0,169 m ~
17 cm.
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Longueur de la colonne d'air
L= 340 /208 =1,6346 m.
Longueur des coulisses 2 et 3 : 1,6346 -1,2978 ~0,3368 m ~ 34 cm.
Longueur de la coulisse 3 ( avec bague ) : 0,3368-0,0788 =0,258 m
~26 cm.
Longueur de la colonne d'air
L= 340 /196 =1,7347 m.
Longueur des coulisses 1 et 3 ( avec bagues ) : 1,7347 -1,2978 ~0,437 m
~ 44 cm.
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Longueur de la colonne d'air
L= 340 /185 =1,8378 m.
Longueur des coulisses 1 et 3 ( avec bagues ) : 1,8378 -1,2978 -0,0788
=0,461 m ~ 46 cm.
Expliquer l’intérêt des
bagues sur les coulisses 1 et 3 qui permettent d’affiner la longueur
des coulisses.
À partir des combinaisons des positions de 3 pistons ( sans
bagues ), on obtient 8 notes différentes.
Or la gamme chromatique tempérée compte 12 notes.
Les bagues modifient les longueurs des coulisses 1 et 3.Toute la gamme
chromatique peut être couverte.
Avec un même piston, en modifiant la position de sa bague, on peut
jouer plusieurs notes.
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