Pourquoi perforer le carton ?

Photos réalisées par Monsieur P.DACASA
D.I.C Mairie de Gennevilliers

La dizaine d'élèves ( classe de seconde de 16 ans ) qui compose cet atelier, s'est bien entendu entouré de gens compétents en la personne de Monsieur Dominique ROBERT ainsi que de Monsieur Lionel VAN AERTRYCK afin de mener à bien un tel projet.

Voilà les questions que nous nous sommes posées et les réponses que nous avons envisagées.

Le schéma de principe de fonctionnement de l'orgue montre que l'air est envoyé dans la réserve par un soufflet actionné manuellement. Sa pression est alors augmentée de quelques centimètres d'eau sous l'effet d'un ressort schématisé par deux masses .La membrane qui ferme le tuyau sonore est alors en équilibre car de part et d'autre de cette paroi les pressions sont identiques. Le passage d'une perforation engendre une variation de pression, l'équilibre est rompu. La membrane se déforme et commande l'ouverture du tuyau. La vis de réglage permet de contrôler le rétablissement de cet équilibre dès la fin du passage de la perforation.

Cette expérience permet d'observer la mise en place d'un régime d'ondes stationnaires à l'intérieur d'un tuyau sonore que l'on peut schématiser de la façon suivante.

Nous avons tenté de modifier le son émis par un tuyau sonore sans modifier la longueur L du tuyau. Seule une forte variation de température parvient à le modifier car la vitesse du son va varier. L'augmentation de pression de l'air envoyé dans le tuyau ne parvient qu'à le faire octaver et quintoyer. Nous pensons que dans un tuyau sonore fermé ( bourdon ), c'est le plus petit régime stationnaire [ k=0 dans L =(2k+1) lambda /4 ] qui s'installe soit un nœud et un ventre. Le ventre de vibration est la source sonore du tuyau, le son est émis par la bouche. Le nœud est sur le bouchon. Si on déplace le bouchon la fréquence du son émis va varier. Il permet d'accorder le tuyau.
Exemple : L = 25 cm alors lambda,la longueur d'onde du son émis est : lambda =4L soit 1m. Comme lambda=cT et T=1/f la fréquence du son émis est f=c/ lambda soit f =340Hz. Cette fréquence s'appelle le fondamental du tuyau.
Si k=1 alors L= 3lambda /4 pour L =25cm f =c/lambda donc f = c/(4L/3) f=1030Hz le tuyau quintoie à l'octave supérieur.

Pour entendre un son, il faut une source sonore et une caisse dite de résonance. Un diapason posé sur une simple boite en bois illustre bien ce fait. Le diapason porte le nom d'ecxitateur, la boite en bois celui de résonateur. Le son que vous entendez à la même fréquence que l'ecxitateur. .

Nous avons constater une très faible différence entre le bois de 4mm d'épaisseur et le pléxi de 5mm. La rigidité des parois est un facteur qui influe sur le timbre.

Notre orgue serait alors plus joli entièrement transparent.

Qu'est-ce que la lecture optique ?

Notre idée était de remplacer la lecture pneumatique par une lecture électronique. Il existe déjà un logiciel permettant la réalisation des poncifs MiD2Car réalisé par Monsieur Lionel VAN AERTRYCK. Il suffisait alors de concevoir un dispositif qui puisse lire directement le poncif.

Le poncif :

On utilise une LDR , c'est un conducteur ohmique dont la résistance varie avec l'éclairement. Le schéma de commande d'un tuyau est le suivant :

A la place des trous, nous avons donc 29 capteurs de lumière ( les LDR ). Si un trait du poncif passe sur un des capteurs, la résistance de ce dernier augmente. Pour une plus grande fiabilité de la lecture, les traits du poncif sont plus larges. Le logiciel MID2Car a donc été modifié et adapté à nos besoins par son concepteur. Un Amplificateur opérationnel utilisé en comparateur va alors basculer et commander le transistor placé sur sa sortie. Résumons nous : Le poncif est lu par transparence, le trait passe sur le capteur et commande l'électroaimant. Ce dernier ouvre le tuyau. L'électroaimant est placé à la sortie de la boite à touche. Nous avons pour cela conçu une petite électrovanne en plexiglas. L'ensemble fonctionne très bien mais présente malheureusement des fuites au niveau des électrovannes. Nous travaillons encore à les améliorer. Nous recherchons des électrovannes 6V ou 12V pour petits tuyaux de 2 à 5 mm fonctionnant sous pression ordinaire.

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Et la musique ?

Il manquait la partie conception d'un arrangement. Un élève du groupe est musicien. Il s'est donc chargé de réaliser un arrangement de l'incontournable Amour et Printemps.

les notes de l'orgue.

Télécharger la musique (Format midi, zippé) :

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Comment le voir ? Nous avons présenté cet orgue transparent aux Olympiades Nationale de la physique, où nous avons remporté le prix spécial de l'Union des Physiciens. Lors des éliminatoires régionale, nous obtenions le prix du meilleur esprit de groupe. Nous avons réalisé un Cd-Rom multimédia qui relate l'intégralité de ce projet. Ce Cd-Rom est agrémenté de nombreuses photos, de films des manipulations de physique, on y trouve même un petit musée de la musique mécanique. Nous n'avons pas vocation à le vendre, mais éventuellement à le distribuer. Si vous souhaitez en savoir plus sur ce projet et vous procurer ce Cd-Rom écrivez nous. Atelier Scientifique du Lycée Galilée 109 rue Paul Vaillant Couturier 92230 Gennevilliers Retour en haut de la page