Comment une vibration de l'air est-elle perçue par l'oreille humaine et transmise au cerveau ?

Résumé du document

TPE réalisé par des élèves de première scientifique avec le concours de chercheurs en biologie. Ce TPE décrit et analyse de manière détaillée les chemins que poursuivent les sons, de la source d'émission jusqu'au cerveau.

Extraits

[...] D : la vitesse de propagation (ou célérité) : C'est la vitesse à laquelle se propage l'onde : elle dépend du milieu de propagation (environ 340 m/s dans l'air dans les conditions normales de température et de pression m/s dans l'eau). E : la longueur d'onde : C'est la distance parcourue par l'onde pendant une période. Elle est égale au produit de la période par la célérité. Son aigu : cette sinusoïde représente un son pur d'une fréquence de 3000 Hz. Période=1/3000 ~ 0.33 ms Son grave : cette sinusoïde représente un son pur d'une fréquence de 300 Hz (hauteur commune à toutes les voix chantées; une basse noble descend jusqu'à 65 Hz). [...]

[...] Période= 1/300~ 3.3 ms La composition en signaux sinusoïdaux élémentaires définit le timbre. Un timbre riche contient une multitude de signaux élémentaires. A contrario, un timbre pauvre peut n'en contenir qu'un seul. Exemple de timbre pauvre : le diapason composé d'un seul signal. Exemple de son riche : un fa joué au violon. II : Comment l'oreille traite-t-elle l'onde sonore ? 1. Anatomie de l'oreille : L'oreille humaine peut se décomposer en trois parties : l'oreille externe, l'oreille moyenne et l'oreille interne. A. [...]

[...] - Endolymphe : liquide présent dans les rampes vestibulaire et tympanique. - Cellules cillées : cellules allongées qui comportent des cils à une extrémité ; les cils trempent dans la périlymphe, lorsque la périlymphe bouge, les cils bougent également ouvrant un canal, les ions rentrent alors et entraînent une dépolarisation de la cellule cillée créant ainsi le signal électrique. - Tonotopie : phénomène de trie des signaux mécaniques qui font vibrer la fenêtre ovale et les fait agir sur des cellules cillées de la cochlée différentes en fonction de la fréquence des signaux. [...]

[...] Le tympan de l'oreille humaine perçoit des mouvements d'air minimes. Le tympan a une forme de banane et est incliné d'environ à l'intérieur et en bas. Il a donc une surface plus grande que la section du conduit auditif externe, soit environ 60 mm². De plus, le tympan n'est pas une membrane incurvée, mais a plutôt une forme de cône. B. L'oreille moyenne : Elle contient les osselets (marteau, enclume et étrier) reliant le tympan à la fenêtre ovale et assurant la transmission des vibrations du tympan. [...]

[...] C'est la traduction mécano-électrique. Le long de la cochlée, chaque cellule répond à une certaine fréquence, pour permettre au cerveau de différencier la hauteur des sons. Ainsi, les cellules ciliées les plus proches de la base de la cochlée (fenêtre ovale, au plus près de l'oreille médiane) répondent aux aigus. Celles situées en son apex (dernier tour de la cochlée) répondent aux basses fréquences. Ce phénomène appelé tonotopie trie les signaux et les rapporte à des zones précises en fonction de leur fréquence. [...]