Produire du son sous l'eau

Réponse du département Musique
Vous trouverez différents éléments de réponses sur le site la musique subaquatique, site dont la véracité des données est malheureusement difficile à évaluer. (Bien que la rubrique "sources" permette d’aller plus loin. ).

Sont abordés : la perception et propagation du son sous l’eau, diffuser de la musique sous l’eau, notamment en concerts subaquatiques, lire à ce sujet l'article suivant et aussi l’instrumentation possible sous l’eau.

Concernant l'instrumentation, l’auteur fait état de "Plusieurs essais menés afin de voir quels instruments marchaient sous l'eau. Certains ont un son qui n'est pas intéressant, d'autres ne produisent aucune sonorité, d'autres sont trop fragiles pour être immergés. Il faut améliorer certains instruments pour qu'ils soient opérationnels sous l'eau, ou même en inventer d'autres... C'est un travail de recherche qui mêle la science à l'art.
….Le son des instruments à cordes, quant à lui, est stoppé par la pression de l'eau. Les cordes ne peuvent donc pas vibrer librement et n'émettent aucun son. Les percussions normales et métalliques aussi, réagissent de la même façon. Leurs lames sont en bronze et ne conduisent pas bien le son. Elles produisent un "clic" décevant.. Il faut des percussions ayant des lames en titane ou en aluminium pour que le résultat soit meilleur. En effet, ces métaux ont une capacité de résonance plus importante. »

Une petite phrase tout de même : « Il faut des équipements spécifiques pour jouer en mer ou dans une piscine ! » Point d’exclamation. Et là s’arrêtent nos éléments de réponse...


A signaler un concert aquatique le 17 septembre 2013 au Haichang Polar Ocean World, à Tianjin »,
Mais on ne sait pas vraiment dans quel état étaient ensuite les instruments utilisés ni si ceux-ci ont été vraiment entendus, en effet à l’annonce du concert il était stipulé « les prestations du groupe seront pré –enregistrées »…..

Réponse du département Sciences et Techniques
Bonjour,

Voici un complément de réponse à propos de :

L’acoustique subaquatique , brefs rappels :

Vous avez tous constaté que les sons étaient différents sous l’eau. La raison est dûe à la densité du milieu aquatique. Elle est plus importante que l’air.
Quelque soit le milieu ambiant, par quel mécanisme un son se propage-til ? :
- dans l’air, nous percevons les sons grâce à notre organe auditif : l’oreille
- dans l’eau il n’en sera pas tout à fait de même, c’est la boîte crânienne qui jouera un rôle de caisse de résonance. On dira alors que l’audition sub-aquatique se fait par voie osseuse.
Le tympan vibre moins que dans l’air, il est freiné par la densité du liquide environnant.

Dans l'air, la vitesse de propagation du son est de 330 m/s (à 0°C et au niveau de la mer). Dans l’eau, il se déplace entre 1482 et 1530 m/s, (à 7°C et de densité moyenne) (5050 m/s dans l’acier).
Nous retiendrons les valeurs de 300 m/s dans l’air et 1500 m/s dans l’eau.

La fréquence et la longueur d’onde : c’est le nombre de vibrations (ondes) dans une période donnée. On parle de longueur d’onde pour aller des aigus aux graves.

L’amplitude des vibrations détermine l’intensité des sons. On dit qu’un son est fort ou faible.
La fréquence des vibrations détermine la hauteur des sons, (graves ou aigus) dont l'unité est le Hertz. Chez l'homme, la fréquence des sons audibles est comprise entre 16 et 20000 vibrations par seconde. En dehors de cet intervalle, l'oreille humaine demeure insensible.

Dans l’air l’absorption augmente avec la fréquence, le son aigu s’affaiblit plus que le son grave.
Dans l’eau, c’est pareil. On entend un moteur hors bord quand il est proche et un cargo de beaucoup plus loin.

Dans l’eau le son va plus vite mais l’origine et le sens sont difficiles à déterminer. Parce que notre cerveau, organe centralisateur des infos sensorielles, est réglé sur le mode ‘air’.
Le cerveau à l’habitude d’analyser le son dans l’air et d’en déduire l’origine et le sens.
Le son se déplaçant 5 fois plus vite dans l’eau, notre cerveau n’est pas habitué à cette vitesse et s’en retrouve perturbé
pour l’interprétation.
Dans l’eau, il est donc difficile de déterminer l’origine d’un son. Par ailleurs, la finesse de l’audition est victime de bruits parasites ‘le monde du silence’ ne l’est pas, vagues sur les cailloux, bulles du détendeur, propres sons que l’on émet...

(Extrait de L'acoustique subaquatique, par Benoit Maugis)

Et pour aller plus loin, vous pouvez consulter :

- la réponse déja rédigée sur ce site : Les sons sous l'eau.

- les documents suivants :

- L'oreille numérique, par Roland Carrat.

- Histoire de l'acoustique sous-marine, par Pierre Juhel.

- Des ondes et des fluides, par Olivier Thual.