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Le bruit sismique est un ensemble de vibrations permanentes du sol, dues à une multitude de causes. C'est une composante des sismogrammes (les signaux enregistrés par les sismomètres), généralement indésirable et difficilement interprétable. Le bruit sismique a des causes naturelles (vents et autres phénomènes atmosphériques, vagues océaniques, etc.) et des causes humaines (circulation automobile, machinerie lourde, etc.). Le bruit sismique est principalement constitué d'ondes de surface.
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Les ondes de basse fréquence (inférieure à un hertz) sont généralement qualifiées de microséismes, et celles de haute fréquence (> 1 Hz) de microtrémors (en). Le bruit sismique affecte toutes les disciplines dépendant de la sismologie, comme la géologie, l'exploration pétrolière (en), l'hydrologie, le génie parasismique et le contrôle de santé intégré. Dans ces disciplines il est souvent qualifié de champ d'ondes ambiant ou de vibrations ambiantes. Le bruit sismique est une nuisance pour les activités sensibles aux vibrations, telles que les mesures de haute précision, le fraisage de précision, les télescopes et la croissance des cristaux.
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Les recherches sur l'origine du bruit sismique indiquent que la partie basse fréquence du spectre (inférieure à 1 Hz) est due à des causes naturelles, notamment les vagues océaniques. En particulier, le pic entre 0,1 et 0,3 Hz est clairement associé à l'interaction de vagues de fréquences presque égales mais de directions opposées. À haute fréquence (supérieure à 1 Hz), le bruit sismique est principalement dû aux activités humaines telles que la circulation routière et les travaux industriels, mais il y a aussi des sources naturelles comme les rivières. Aux environs de 1 Hz, le vent et d'autres phénomènes atmosphériques sont aussi une source majeure de vibrations du sol.
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L'amplitude des vibrations du bruit sismique est typiquement de l'ordre de 0,1 à 10 µm/s, et reliée à la fréquence. Le bruit sismique est principalement constitué d'ondes de surface (ondes de Love et Rayleigh), mais comprend aussi des ondes de volume (ondes P et S). Ces ondes sont dispersives, c'est-à-dire que leur vitesse de phase varie avec la fréquence (en général, elle diminue lorsque la fréquence augmente). Comme la relation de dispersion dépend étroitement des variations de la vitesse des ondes de cisaillement avec la profondeur, elle peut être utilisée comme un outil non invasif pour l'étude de la structure du sous-sol.
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Le bruit sismique a une trop faible amplitude pour être ressenti par les humains, et il ne pouvait pas non plus être enregistré par les premiers sismomètres, à la fin du xixe siècle. Dès cette époque cependant, des vibrations ambiantes dans des bâtiments, où les amplitudes sont amplifiées, ont pu être enregistrées par le Japonais Fusakichi Ōmori, l'un des pionniers de la sismologie. Il a notamment déterminé les fréquences de résonance des bâtiments et étudié leur évolution en fonction des dommages subis.
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La psychoacoustique est la branche de la psychophysique qui étudie les rapports entre les perceptions auditives de l'être humain et les sons qui parviennent à ses oreilles. Elle fait appel à l'acoustique, qui étudie la nature et les propriétés des ondes sonores, à la physiologie de l'audition, qui examine dans quelle mesure elles se transforment en influx nerveux, à la psychologie et aux sciences cognitives. Elle emploie les méthodes de la psychologie expérimentale.
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La phonétique auditive pratique des investigations psychoacoustiques par définition : le langage est le support des associations symboliques et la base de la psychologie, et le son est son moyen de transmission. L'acoustique musicale allie la mécanique des vibrations et l'acoustique, quand il s'agit de comprendre le fonctionnement des instruments, à la psychoacoustique, lorsqu'on caractérise la réaction humaine à leurs sons. Ces deux disciplines sont à l'origine des études psychoacoustiques, dès le XVIIIe siècle, et en sont des champs d'application. Elles s'intéressent au son comme porteur d'information et à la psychologie du point de vue de l'activité symbolique.
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Les études environnementales s'intéressent au son comme perturbateur, et à la dimension hédonique de la psychologie. Elles contribuent à la psychoacoustique en recherchant le déplaisir ou la gêne qu'occasionne chaque type de bruit. Le design sonore, inversement, vise à rendre attractif ou moins désagréable le son qu'émettent des produits industriels. La technologie électroacoustique se base sur les résultats de la psychoacoustique.
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stimulus → récepteur → influx nerveux → sensation → réaction où le stimulus est un son physique et le récepteur est l'oreille. La physiologie de l'audition fournit un premier modèle de la transformation du stimulus en influx nerveux. Il reste à explorer le traitement de ce signal dans les centres nerveux de l'oreille et dans le cerveau, et les opérations cognitives qui déterminent la réaction des animaux doués d'ouïe. Les études procèdent par exposition de plusieurs sujets à des stimuli bien contrôlés et reproductibles.
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Il est apparu rapidement que l'audition est, au moins partiellement, un phénomène cognitif : l'entraînement affine la perception auditive. Les études psychoacoustiques montrent une variation assez considérable des performances perceptives d'une personne à l'autre, même en l'absence d'entraînement. Par exemple, les qualités auditives des filles sont meilleures que celles des garçons. Les performances sont encore plus variables, d'individu à individu, pour la discrimination de fréquences faiblement espacées.
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Elles montrent aussi qu'il existe, pour le même sujet, une dégradation avec l'âge, la fatigue auditive et les traumatismes auditifs. L'âge entraîne une presbyacousie qui se manifeste principalement par une diminution de la fréquence des sons les plus aigus encore perçus. Des accidents, des maladies, l'exposition à des niveaux sonores excessifs provoquent une hypoacousie affectant la sensibilité vers 3 à 4 kHz, plage de fréquences où l'oreille est la plus sensible. Cette variabilité impose d'effectuer les essais avec des protocoles rigoureux et un nombre suffisant de sujets, qu'on choisit le plus souvent parmi ceux qui jouissent d'une audition normale ou meilleure.
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L'origine de la sensation sonore est une faible vibration de l'air, la pression acoustique, qui nous importe parce que les êtres humains en extraient des informations. Pour qu'il contienne une information, il faut que le son, cette variation de la pression atmosphérique, varie lui-même au cours du temps ; et qu'il ne varie pas de façon aléatoire, mais selon des motifs que les auditeurs puissent mémoriser et reconnaître. En outre, l'audition s'adapte en quelques instants aux sons qui parviennent à l'oreille, en une fraction de seconde par un réflexe et à partir de quelques secondes, par des processus mentaux. L'audition implique donc le temps à plusieurs niveaux différents.
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On a d'abord utilisé des sons purs, des ondes sinusoïdales simples qui ne comportent qu'une seule fréquence. On a exploré de cette manière la sonie, c'est-à-dire l'intensité de la sensation, et la hauteur tonale, c'est-à-dire la différence que les sujets font entre sons purs de même intensité selon leur fréquence, qui correspond au classement entre sons graves et sons aigus. Si la sonie, pour deux sons purs de même fréquence, dépend uniquement de la pression acoustique, il n'en va pas de même quand la fréquence est différente. Fletcher, en demandant à des sujets de régler des sons de fréquence différente de telle sorte qu'ils paraissent avoir la même intensité, a établi les premières courbes isosoniques.
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Elles montrent une faible sensibilité aux sons les plus graves, aux alentours de 20 Hz, et une limite dans les aigus vers 16 kHz. De même, l'intensité d'un son pur fait légèrement varier la perception de sa hauteur tonale. La durée du son influe également sur l'évaluation de sa sonie et sur la discrimination de sa hauteur tonale. Les recherches psychoacoustiques se sont employées à établir des échelles de sonie.
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Ces échelles ont en commun le recours à une échelle logarithmique empruntée aux télécommunications, graduée en décibels. Le son perceptible le plus ténu est par convention au niveau 0 décibel (dB). Les sons forts, considérés comme potentiellement traumatisants au-delà de 120 dB, ont une puissance mille milliards de fois supérieure (un rapport d'intensité acoustique de 1012 à 1). Le seuil de différenciation de la sonie est d'environ 25 % en puissance, correspondant à peu près à un décibel.
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Les échelles en décibels, qui comprennent ainsi essentiellement des nombres entiers positifs, sont plus expressives que l'indication des grandeurs physiques, et elles se sont fermement établies. Ces questions pratiques se sont articulées avec une théorie générale, la loi de Weber-Fechner, selon laquelle la sensation est proportionnelle au logarithme de l'intensité du stimulus. Difficile à prouver à cause de la variabilité des réponses humaines, cette théorie a été contestée, en particulier par Stevens qui préférait décrire la réponse par une loi de puissance. La recherche psychoacoustique s'est attachée à mesurer la résolution fréquentielle du système auditif, c'est-à-dire la différence de fréquence minimale permettant de distinguer deux sons purs de même intensité.
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La résolution est meilleure pour les sons moyens et forts, et pour les fréquences autour de 1 500 Hz ; elle atteint alors 0,2 à 0,3 %, pour des sujets entraînés. Les musiciens utilisent une échelle musicale où une octave correspond à un doublement de la fréquence et où la hauteur suit rigoureusement le logarithme de la fréquence ; cependant, lorsqu'on construit une échelle de la hauteur perçue en demandant aux sujets de placer un son pur par rapport à un autre, on obtient une échelle sensiblement différente. L'échelle des Mels met en relation la fréquence et la perception tonale des sons purs. Les recherches sur la hauteur tonale sont étroitement dépendantes de l'entraînement des sujets et vraisemblablement aussi de leur culture musicale, même s'ils ne sont pas musiciens.
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la tonie, sensation de grave et aigu ; le chroma, ou position dans l'octave, pour lequel deux sons dont le rapport des fréquences est un multiple de deux sont identiques. Le chroma existerait jusqu'à environ 5 kHz ; la note la plus aigüe du piano, le do7, a sa fondamentale vers 4,2 kHz. Ces deux composantes de la hauteur tonale pourraient avoir une base physiologique. On n'a pas établi avec certitude le mode de transduction des pressions acoustique en influx nerveux.
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Les expériences avec les sons purs ayant permis de définir des concepts, il faut les généraliser pour des sons complexes, mélanges de sons purs harmoniques ou non auxquels peuvent s'ajouter des sons non périodiques (bruit blanc ou coloré). Les sons hors du laboratoire sont des sons complexes. La sonie et la tonie d'un son complexe sont celles d'un son pur auquel les sujets l'auront associé. La perception des sons composés de fréquences différentes ou à spectre de fréquence large diffère notablement de celle des sons purs.
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On observe en particulier un effet de masque. En présence de deux sons d'intensité différente, le plus intense provoque une diminution de la sonie du plus faible, par rapport à ce qu'elle serait sans le son masquant. L'effet est maximal lorsque les sons sont proches du point de vue de leur hauteur tonale. Il existe aussi un effet de masque temporel.
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Les modèles psychoacoustiques ont abouti à la construction de plusieurs modèles raffinés de la sonie, à finalité principalement environnementale. Si les tribunaux, dans la plupart des pays, utilisent principalement la mesure pondérée de la pression acoustique en dB (A) (décibel pondération A), et si depuis 2011 la télévision a mis en place une mesure simplifiée de son niveau sonore, Zwicker, puis Stevens, ont élaboré des méthodes visant à s'approcher beaucoup plus de la perception auditive, au prix d'une analyse plus précise et d'un calcul plus compliqué. Une capacité, partagée entre musiciens et non musiciens, pose des problèmes d'interprétation. Soumis à un son composé de plusieurs fréquences harmoniques, les sujets manifestent un grand accord dans l'association de ce son à un son pur dont la fréquence est celle de la fondamentale du son composé, même si celle-ci est absente du son composé, qui ne contient que des partiels de fréquences multiples de cette fondamentale.
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La question de la sensibilité à la forme d'onde n'est pas entièrement résolue. Deux signaux sonores (synthétiques) peuvent en effet avoir exactement la même composition harmonique et une forme d'onde différente en raison d'une différence de phase entre leurs composantes. Des recherches ont mis en évidence que dans ces conditions, des sujets peuvent en distinguer certaines, construites à cet effet, dans une écoute au casque. Cependant, seul des appareils électroacoustiques peuvent générer ce genre de sons ; les partiels de ceux que produisent les instruments de musique ne sont pas parfaitement harmoniques.
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L'inharmonicité, même faible, cause des formes d'onde mouvantes, au contraire de celles utilisées dans les expériences. Mais les études sur la perception de sons complexes ont pour objectif premier d'éprouver les théories sur le codage des sons dans les nerf auditifs. Si des sujets réagissent différemment à des stimulus absolument semblables quant à la répartition spectrale, le modèle conçu au XIXe siècle par Helmholtz, pour lequel l'oreille n'est sensible qu'à cet aspect, est remis en cause. La physiologie de l'oreille est bien connue mais le système auditif extrait probablement des sensations de la suite des influx nerveux envoyés par chaque cellule sensible de l'oreille interne dans le temps.
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la répartition de l'énergie dans les partiels du son (centre de gravité spectral) caractérise la brillance ; la durée de l'attaque définit le mordant. Ces indices rendent compte de 85 % de l'information caractéristique des timbres. Des caractères comme l'évolution du centre de gravité spectral au cours de l'émission du son, expliquent que l'on puisse distinguer des sources dont la sonie, la hauteur tonale, la brillance et le mordant seraient égaux.
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Dans le domaine environnemental, notamment pour caractériser l'ambiance sonore dans les habitacles des automobiles ou les cabines des avions, on cherche à caractériser l'inconfort ou la gêne que causent les sons, ou au contraire, leur aspect plaisant, à sonie égale. L'acuité est un indicateur de la perception d'un bruit comme aigu ; la fluctuation caractérise les variations lentes, et la rugosité acoustique (de) en quantifie les variations rapides ; elle vise la portée fréquentielle qui s'étend entre la perception d'un rythme (moins de 10 pulsations par seconde) et celle de la tonie (plus de 30). Un indice élevé d'acuité, comme un indice élevé de rugosité, signalent un bruit plus perturbant.
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Les conditions de la communication verbale dans les lieux publics, soit directement, soit par un système de haut-parleurs, a amené à la mise au point d'un indice de transmission de la parole (STI, (en) Speech Transmission Index). Les études psychoacoustiques ont mis en relation les caractéristiques physiques du lieu d'écoute (bruit, résonances, réverbération) et les pourcentages d'erreur dans la compréhension de mots par les sujets. Le processus complet exigeant une longue série de mesures, des procédés simplifiés ont été mis au point.
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L'écoute binaurale permet de percevoir la direction d'arrivée d'une onde sonore. La précision de cette localisation et les conditions de sa possibilité constituent un domaine d'étude en psychoacoustique, qu'abordent ceux qui considèrent le son du point de vue de la transmission d'une information orale ou musicale. À la limite entre l'acoustique et la psychoacoustique, l'étude de la fonction de transfert relative à la tête (Hrtf, (en) head-related transfer function) caractérise les transformations apportées aux ondes sonores par le corps d'un auditeur, principalement la tête, le pavillon de l'oreille et le conduit auditif. On quantifie ainsi les différences entre les sons qui parvient à chacune des oreilles, qui permettent à l'être humain de repérer l'origine d'un son, surtout en azimut (horizontalement), et dans une moindre mesure en site (verticalement).
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Dans les conditions d'expérience pratiques, des mouvements du corps peuvent apporter plus de précision à la localisation en reliant ces mouvements à la perception auditive, comme l'exprime la locution tendre l'oreille. L'attention sélective à des évènements sonores, dans un milieu où ceux-ci arrivent de toutes les directions, améliore le repérage de la direction d'origine. Les études portant sur la perception de l'origine du son incluent celle du son stéréophonique, exploité pour la diffusion musicale à partir du milieu des années 1950. Deux haut-parleurs suffisent pour créer un champ sonore où les auditeurs peuvent, dans certaines conditions, identifier des sources qui ne coïncident avec aucune des deux sources réelles, que pour cette raison on appelle sources virtuelles.
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Hors de la chambre sourde des laboratoires d'acoustique, les réflexions sur les parois d'un local d'écoute influent sur la localisation de la source. Cependant, dès 1948 Lothar Cremer décrivait la loi du premier front d'onde : le son arrivant le premier à l'oreille détermine la perception de la direction, même s'il transporte moins d'énergie que ceux qui arrivent ensuite, qui sont, en l'absence de sonorisation, les réflexions sur les parois. Helmut Haas a établi que la localisation se fait sur le premier son arrivé (en l'absence de sonorisation, c'est le son direct), pourvu que le premier des suivants ne lui soit pas supérieur de plus de 10 dB et qu'il ait un retard d'au moins 10 ms. Les études sur l'effet de précédence ou effet Haas ont de grandes conséquences pratiques pour l'acoustique architecturale et la sonorisation.
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Les industries des télécommunications, de la radiodiffusion, de la télévision, de la sonorisation et de la diffusion de musique enregistrée se sont dès l'origine préoccupées de ne traiter que ce que les êtres humains peuvent entendre. À l'époque de l'électronique analogique, il s'agissait d'abord de déterminer la bande passante nécessaire. Les systèmes de réduction du bruit de fond ont ensuite tenu compte de la sensibilité différente de l'oreille selon la fréquence et de l'effet de masque. Un système d'accentuation tenant compte du niveau sonore par bande de fréquence permet de tirer le meilleur parti des moyens techniques, au prix de petites distorsions du signal.
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Des études psychoacoustiques ont recherché le meilleur compromis entre la perception du bruit de fond et les distorsions. Dès les années 1940, des recherches sur la transmission de la voix par téléphone aboutissaient, dans un processus de recherche commencé dès les années 1920, à transmettre non plus le signal, mais les paramètres du Vocoder qui allait synthétiser le son. En vue de cette application, il fallait passer de l'analyse des sons émis pour chaque phonème à l'étude des conditions de leur reconnaissance. Ces recherches et expérimentations se sont poursuivies jusque dans les années 1970.
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Avec la numérisation du signal électrique correspondant au son physique, on quantifie non plus simplement des caractéristiques statistiques du son comme sa puissance moyenne mais sa représentation elle-même. Le traitement numérique du signal permet de viser à transmettre non pas le son physique, qui n'est au fond qu'un intermédiaire, mais directement l'impression sonore ((en) perceptive/perceptual coding). La recherche psychoacoustique devient fondamentale. Des algorithmes de plus en plus élaborés visent à coder, soit seulement ce qui peut s'entendre dans les conditions optimales d'écoute, soit, pour réduire encore le flux de données, seulement l'essentiel d'un programme musical.
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La question de la reconnaissance des sons est centrale pour la parole et pour la musique. Cette reconnaissance implique un modèle de la perception auditive — l'audition — et une mémoire auditive, qui fournit les éléments pour comparer les perceptions. L'approche de l'audition en tant que cognition postule que « l'information sensorielle doit être interprétée pour donner naissance à une perception cohérente ». L'existence d'illusions auditives prouve que cette interprétation peut être incorrecte.
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une zone de groupement auditif, qui traite l'influx nerveux provenant des oreilles, et organise les évènements en flux associés à une situation, de sorte qu'on peut suivre simultanément deux séquences de sons ou plus (par exemple, écouter à la fois une conversation et de la musique) ; une fonction d'extraction des caractéristiques ; une fonction de traitement des structures temporelles ; une structure de connaissances abstraites. La représentation mentale de l'environnement qui en résulte va orienter en retour les structures de connaissances abstraites et diriger l'attention, sélectionnant les sons pertinents parmi les sons perçus.
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Les recherches sur l'audition de la parole forment une branche à la fois ancienne et actuelle de la psychoacoustique. Elles englobent tous ses aspects, de l'étude des caractères physiques des sons de la parole (phonétique) à la physiologie de l'audition et au traitement proprement psychique qui transforme l'influx nerveux en associations symboliques. Les recherches sur la compréhension de la parole trouvent un débouché et un stimulant industriel dans le projet de construire un modèle qui puisse servir de base à des systèmes de reconnaissance automatique de la parole. L'audition d'un discours inclut une interprétation, qui supplée à l'occasion à certains de ses défauts — on comprend les discours interrompus par des incidents, les digressions, les bégaiements ; on peut suivre plusieurs discours à la fois comme dans l'interprétation simultanée.
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distinguer la parole utile dans l'environnement sonore, repérer les syllabes en laissant de côté les variations acoustiques individuelles, assurer la résistance de ce codage aux dégradations du signal. Les recherches comparant la perception des phonèmes, des syllabes, des mots isolés, et du flux normal de la parole ont amené à conclure que le modèle selon lequel le système auditif percevait les éléments simples, pour les assembler en parties plus complexe du discours était inadéquat. En réalité, les sujets prennent plus de temps pour isoler les parties les plus élémentaires, les phonèmes. Il semble que cette capacité dépende de l'apprentissage de la lecture d'une écriture alphabétique (par opposition à une notation en idéogrammes) L'auditeur identifie un flux verbal par une direction d'origine, une hauteur, une continuité spectrale et intonative qui caractérisent un locuteur dans la voix parlée, en s'aidant éventuellement par la vision du mouvement des lèvres, et le constitue comme enchaînement de syllabes.
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L'écoute des sons musicaux intéresse toute une branche de la recherche psychoacoustique. Les sons mélodiques évoluent moins vite en général que ceux de la parole, ce qui favorise la différenciation de la tonie ; ils utilisent aussi une plus grande partie des fréquences audibles. C'est aussi le domaine où la théorie musicale développée en Europe depuis le XVIIe siècle réagit le plus sur la cognition auditive. Les musiciens, particulièrement, entraînent leur audition afin d'affiner leur perception.
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Pour tous, cependant, l'audition est un apprentissage ; la plasticité cérébrale explique les différences de règles et de goûts musicaux entre les différentes cultures. L'étude de quelques rares cas d'amusie, c'est-à-dire d'incapacité totale à reconnaître une mélodie, alors que par ailleurs l'audition est parfaite et que les sujets n'ont aucune difficulté avec la parole, a rendu les cliniciens certains que la compréhension de la musique était d'une nature particulière. Il est apparu que les deux parties du cerveau y contribuaient différemment, le demi-cerveau gauche étant celui impliqué dans le traitement des sons associés à un sens, ceux de la parole. Chez les musiciens, cependant, ce demi-cerveau gauche s'active pour l'écoute musicale.
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On pourrait conclure que pour eux, la musique est une forme de langage. Les techniques d'imagerie médicale, qui permettent la visualisation en direct des aires cérébrales qui consomment de l'oxygène, a amené à une évaluation plus nuancée. Les diverses composantes de l'écoute musicale (appréciation du rythme, de la cadence, de la tonie, des intervalles, du timbre ; identification du contour mélodique, reconnaissance des thèmes, etc.) activent des zones cérébrales situées dans les deux moitiés du cerveau. L'intérêt pour l'écoute musicale, dans la tradition de la musique européenne, amène à des questions particulières comme celle de l'oreille absolue et sa formation.
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L'« oreille absolue » est la capacité rare de reconnaître et nommer une note sans référence préalable, associée généralement à une faculté de discrimination fine entre les fréquences. En général les musiciens reconnaissent les intervalles et ont besoin du diapason comme référence, ce pourquoi on parle d'« oreille relative ». Il semble que l'oreille absolue soit particulière à la culture occidentale, qui attache une importance particulières à la hauteur des notes. Les recherches ont montré que l'oreille absolue requiert à la fois une aptitude génétique et une pratique assidue et précoce du solfège.
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La capacité des auditeurs à suivre une partie dans un ensemble musical, ou un discours parmi des conversations, amène à conclure que la perception auditive ne se fait pas analytiquement, par la combinaison de signaux élémentaires, mais au contraire synthétiquement, en suivant les caractères distinctifs d'une émission sonore. L'écoute de la musique ressemble en cela à celle de la parole ; l'une et l'autre dérivent d'un phénomène sinon constant, du moins habituel : une source sonore a des propriétés relativement fixes.
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il est extrêmement rare que deux sons sans rapport entre eux commencent et s'arrêtent exactement au même moment ; les propriétés d'un son, y compris sa direction d'origine, tendent à la continuité, elles ne changent que lentement, et pas toutes à la fois; les partiels du son d'une même source ont tendance à être harmoniques ; les modifications d'un son affectent en général toutes ses composantes ; les sons musicaux, et, dans une certaine mesure, ceux de la parole (principalement poétique) interviennent à des moments corrélés, dans le flux, par le rythme. Tous ces caractères peuvent servir à la constitution d'une scène sonore sans qu'il soit nécessaire qu'ils servent tous.
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Pierre Schaeffer a fait évaluer à des sujets le temps relatif de différentes parties de sons construits comme musicaux, bien que ne provenant pas d'instruments de musique. Il conclut que la durée perçue dépend de l'importance des variations qui les traversent, qu'on peut comprendre comme évènements sonores. Le rythme constitue un indice déterminant pour distinguer ce qui appartient au flux sonore de la poésie et de la musique. Il a fait l'objet d'études psychophysiques particulières, mais a été peu intégré aux études psychoacoustiques, centrées sur la note.
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Ces travaux constatent chez les sujets une sensibilité auditive au rythme plus que celle constatée avec les autres sens, comme la vision. Ils recherchent les limites de durée dans lesquelles les sujets perçoivent des rythmes (dans une plage plus étroite que 0,1 Hz à 10 Hz). Ils se concentrent sur la battue, qui n'est que la composante régulière du rythme, sans se préoccuper de ses structures internes. Ils mettent en relation la détection de la cadence avec la psychomotricité.
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De nombreux travaux ethnomusicologiques ont mis en évidence, notamment dans le contexte culturel ouest et centre-Africain, des perceptions de motifs rythmiques complexes et des principes de placement et d'interprétation des événements rythmiques différent de ceux de la musique occidentale. Ces principes permettent notamment la détection d'une battue à des instants où il y a ou il n'y a pas d’événement sonore. Mais la filiation de la psychoacoustique avec l'acoustique musicale européenne a éloigné les chercheurs et leurs institutions de l'exploration psychoacoustique des capacités à reconnaître un motif rythmique, tandis que les études sur la reconnaissance d'un motif temporel sans rythme (c'est-à-dire sans battue), qui ont fait partie de la sélection des opérateurs en code Morse, sont à peu près oubliées.
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Marie-Claire Botte, Psychoacoustique et perception auditive, Tec & Doc, 1999, 144 p. (ISBN 978-2-85206-534-5) Marie-Claire Botte, « Perception de l'intensité sonore », dans Botte & alii, Psychoacoustique et perception auditive, Paris, Tec & Doc, 1999 Laurent Demany, « Perception de la hauteur tonale », dans Botte & alii, Psychoacoustique et perception auditive, Paris, Tec & Doc, 1999 Georges Canevet, « Audition binaurale et localisation auditive : aspects physiques et psychoacoustiques », dans Botte & alii, Psychoacoustique et perception auditive, Paris, Tec & Doc, 1999 Christel Sorin, « Perception de la parole continue », dans Botte & alii, Psychoacoustique et perception auditive, Paris, Tec & Doc, 1999 Michèle Castellengo (préf. Jean-Sylvain Liénard et Georges Bloch), Ecoute musicale et acoustique : avec 420 sons et leurs sonagrammes décryptés, Paris, Eyrolles, 2015, 541, + DVD-rom (ISBN 978-2-212-13872-6, présentation en ligne). Claude-Henri Chouard, L'oreille musicienne : Les chemins de la musique de l'oreille au cerveau, Paris, Gallimard, 2001, 348 p.
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« Psychologie et sciences de la pensée », 1994, 1re éd., 402 p. (ISBN 2-13-046086-0) Stephen McAdams, « Introduction à la cognition auditive », dans McAdams & alii, Penser les sons, Paris, PUF, 1994 Albert S. Bregman, « L'analyse des scènes auditives : l'audition dans des environnements complexes », dans McAdams & alii, Penser les sons, Paris, PUF, 1994 Gérard Pelé, Études sur la perception auditive, Paris, L'Harmattan, 2012. Mario Rossi, Audio, Lausanne, Presses Polytechniques et Universitaires Romandes, 2007, 1re éd., 782 p.
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« Psychologie d'aujourd'hui », 1994 Michèle Castellengo, « La perception auditive des sons musicaux », dans Arlette Zenatti, Psychologie de la musique, Paris, Presses universitaires de France, coll. « Psychologie d'aujourd'hui », 1994. Diana Deutsch, « La perception des structures musicales », dans Arlette Zenatti, Psychologie de la musique, Paris, Presses universitaires de France, coll. « Psychologie d'aujourd'hui », 1994.
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La géophysique interne est une discipline qui se trouve au carrefour d'un certain nombre de sciences, telles que la physique, l'astronomie, la géodésie, la géologie et la géochimie. Depuis peu, les limites entre la tectonophysique, branche de la géophysique interne, et la géologie structurale, branche de la géologie, se sont estompées de plus en plus. L'envoi de sondes vers d'autres planètes et leurs satellites, depuis le milieu des années 1960, a eu comme résultat de faire de la science qui s'occupe de l'étude des planètes, la planétologie, une branche de la géophysique. En outre, la géophysique interne échange des méthodes d'investigation du sous-sol avec la géophysique appliquée, discipline qui relève du domaine de l'ingénieur et qu'il convient de ne pas confondre avec la géophysique interne proprement dite, les buts poursuivis par les deux disciplines et les champs d'investigation, la Terre dans son ensemble d'une part, les parties les plus externes de la croûte terrestre d'autre part, n'étant pas les mêmes.
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En fait, la géophysique appliquée utilise diverses techniques géophysiques en vue de la recherche systématique de nouveaux gisements d'hydrocarbures et de minerais utiles. Au départ, la prospection géophysique empruntait essentiellement ses méthodes aux diverses branches de la géophysique interne (sismologie, gravimétrie, géomagnétisme, géothermie, etc.), avant qu'elle ne développe elle-même des techniques qui, transposées de manière adéquate, peuvent s'utiliser avec profit en géophysique interne. Il existe, par ailleurs, des relations privilégiées entre la sismologie, branche concernant le géophysicien, et le génie parasismique, branche qui est du ressort de l'ingénieur. Cela étant dit, les buts essentiels de la géophysique interne sont d'arriver à une connaissance détaillée de la structure et de la composition de l'intérieur de la Terre et des autres corps planétaires du système solaire, de dégager les causes et le mécanisme des phénomènes tectoniques qui en modifient la morphologie de la surface, et de comprendre l'évolution de la Terre depuis sa formation, dans le cadre du système planétaire dans son ensemble.
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Une difficulté fondamentale de la géophysique interne est l'impossibilité d'aller étudier sur place la structure et la composition de l'intérieur de la Terre ou des planètes : en dessous d'une très mince pellicule superficielle, le matériau devient totalement inaccessible à des méthodes d'échantillonnage direct. En effet, le forage le plus profond à ce jour, effectué au moyen de techniques de pointe dans la presqu'île de Kola (Russie), a atteint à peine dix-sept kilomètres de profondeur, soit moins de trois pour mille du rayon terrestre. Il est vrai que du matériau de plus grande profondeur trouve parfois son chemin vers la surface à travers des cheminées volcaniques, ainsi que par des processus de rupture ou de collision de plaques tectoniques, mais les matériaux de grande profondeur qu'on peut ainsi récolter et analyser au laboratoire ont été transformés lors de leur migration vers la surface et ne constituent plus guère de fidèles témoins de la composition réelle. On est ainsi amené à utiliser des informations recueillies à la surface ou à l'extérieur de la Terre, en général des données intégrales telles que la masse, le moment d'inertie, les vitesses apparentes d'ondes sismiques, les périodes d'oscillations libres, les valeurs du champ de pesanteur ou du champ géomagnétique, etc., pour déterminer la constitution interne au moyen d'une méthode d'inversion adéquate.
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La résolution de ce problème géophysique inverse ne détermine pas de manière univoque la constitution de la Terre. En termes mathématiques, il s'agit ainsi de résoudre un problème de conditions aux limites mal posé dont la solution n'est pas unique. En fait, la technique d'inversion fait appel à une modélisation préalable : on construit d'abord un modèle de Terre suffisamment détaillé pour les études que l'on a en vue. À l'aide de ce modèle de départ on calcule des valeurs théoriques pour les paramètres observables, que l'on compare aux valeurs réellement observées.
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On se sert alors des différences constatées pour transformer le modèle de départ de manière à rendre minimum la somme des carrés des différences entre nouvelles valeurs théoriques et valeurs observées, produisant ainsi en quelque sorte le meilleur modèle possible compte tenu des données dont on dispose et des hypothèses qu'on accepte pour construire le modèle de départ. Souvent une information nouvelle ne fait que rétrécir la gamme des modèles possibles. Toutefois, on admet implicitement que lorsqu'on dispose d'un ensemble suffisamment étendu d'informations distinctes, on aboutit à un modèle qui constitue une image acceptable de la constitution globale de la Terre, étant donné que la plupart des infimes détails de structure resteront à jamais inconnus. Telle est la situation actuelle en ce qui concerne la structure mécanique de la Terre.
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Historiquement, on peut distinguer quatre types de modèles terrestres. Les premiers modèles à voir le jour étaient des modèles terrestres astro-géodésiques. Ceux-ci ont surtout été développés au cours du XIXe siècle. Ensuite, depuis le début du XXe siècle, on construit des modèles sismologiques statiques, dont le modèle PREM, paru en 1981, qui sert toujours de référence provisoire pour les modèles de Terre à symétrie sphérique.
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En physique, la cinématique (du grec kinêma, le mouvement) est l'étude des mouvements indépendamment des causes qui les produisent, ou, plus exactement, l'étude de tous les mouvements possibles. À côté de la notion d'espace qui est l'objet de la géométrie, la cinématique introduit la notion de temps. Elle se distingue de la cinétique , un terme plus général qui concerne la vitesse et les mécanismes d'une grande variété de processus ; en mécanique, cinétique est utilisé comme adjectif pour qualifier deux grandeurs impliquant aussi la masse : le moment cinétique et l'énergie cinétique. On peut dater la naissance de la cinématique moderne à l'allocution de Pierre Varignon le 20 janvier 1700 devant l'Académie royale des sciences de Paris.
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Il faut d'abord définir un référentiel, c'est-à-dire un repère de l’espace et une référence pour le temps, une horloge ; on utilise en général le référentiel lié au laboratoire, par exemple dont les axes suivent les arêtes des murs de la pièce, ou bien celles de la table, ou encore les directions géographiques Nord-Sud, Est-Ouest et haut-bas (si le laboratoire est immobile par rapport au sol). L'objet de base est le point, sans dimension. Dans un repère cartésien, un point M est défini par ses coordonnées (x, y, z, t) et noté M(x, y, z, t). Un objet réel est un volume, constitué d'une infinité de points.
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La cinématique du point consiste donc à étudier un point particulier d'un solide. On choisit des points caractéristiques, dont l'étude est simple et/ou donne des renseignements pertinents ; ce sont typiquement le centre de gravité du solide, qui joue un rôle important en dynamique, ou bien le point de contact du solide avec un autre. Si le solide est de petite dimension par rapport à son déplacement, et que l'on ne s'intéresse pas à sa rotation propre dans le référentiel, alors on peut se contenter de cette étude du point ; c'est le cas par exemple de la révolution des planètes dans le Système solaire. Les coordonnées définissent le vecteur position, qui dépend ainsi de la position et du temps.
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Il est souvent important de prendre en compte la rotation du solide. Le premier modèle est celui du solide indéformable : si l'on considère deux points M1 et M2 quelconques du solide, alors la distance entre M1 et M2 reste constante au cours du temps. On peut étudier la trajectoire de chaque point du solide, mais on peut aussi définir le mouvement du solide de manière globale. Pour cela, on attache un repère au solide : O1, x1, y1, z1 ; l'origine O1 est un point présentant un intérêt particulier, comme le centre de gravité, le centre d'un pivot (centre du cylindre d'un perçage), un sommet.
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mouvement quelconque ; mouvement plan : les trajectoires des points sont planes, les plans sont tous parallèles (voir ci-dessous), mouvement de translation : les trajectoires de tous les points du solide sont des segments courbes identiques, parallèles entre eux, le solide garde la même orientation au cours du mouvement, mouvement de translation circulaire (schéma b ci-contre) : c'est le cas du balai d'essuie-glace d'autocar, et de manière générale le mouvement obtenu avec un parallélogramme déformable ; les trajectoires sont des arcs de cercle qui ont même rayon, même longueur (ouverture angulaire), mais projetés sur un plan, ils ont des centres différents, mouvement de translation rectiligne de direction (Δ) : les trajectoires de tous les points du solide sont des segments de droite parallèles à la droite (Δ), mouvement de rotation d'axe (Δ) : les trajectoires de tous les points du solide sont des arcs de cercle dont le plan est perpendiculaire à la droite (Δ), et dont le centre est sur la droite (Δ) ; projetés sur un plan, les arcs de cercle sont concentriques. La nature du mouvement donne une indication sur l'évolution de la vitesse :
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mouvement uniforme : la norme des vecteurs vitesse est constante ; cela ne peut être valable que pour une durée définie, puisqu'un mouvement a toujours une phase de démarrage et d'arrêt ; mouvement varié : la norme des vecteurs vitesse varie ; mouvement uniformément varié : la norme des vecteurs vitesse varie de manière linéaire avec le temps ; cela ne peut être valable que pour une durée définie, puisque la norme finit par croître de manière infinie ; cette situation est une approximation des phases de démarrage et d'arrêt des machines. On a ainsi quatre mouvements solides simples.
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En cinématique du point, on ne parle pas de mouvement de rotation, mais de mouvement circulaire. Si l'on considère maintenant la trajectoire d'un point donné, on la caractérise par un « élément géométrique caractéristique », c'est-à-dire la courbe mathématique qu'il suit, si tant est qu'on puisse la définir de manière simple. Typiquement, c'est un « arc de cercle de centre A », un « segment de droite de direction
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les mouvements à accélération centrale, dont les mouvements des planètes et des comètes autour du Soleil ; les mouvements balistiques et de chute libre sans vent de travers ; les mouvements de rotation autour d'un axe immobile (Δ) ; le plan P est perpendiculaire à l'axe (Δ) (qui est donc l'axe z ) ; les mouvements des solides restant en contact avec un plan, horizontal ou incliné, par exemple une voiture sur une route plane ; les mouvements des mécanismes dont les axes des pivots sont tous parallèles à une même droite (Δ), et dont les axes des glissières sont perpendiculaires à (Δ) ; le plan P est perpendiculaire à l'axe (Δ) (qui est donc l'axe z ). Pour simplifier les calculs, on définit souvent un repère local dit « de Frenet » pour chaque instant ; en un point de la courbe, l'axe des x est la tangente à la courbe et orienté dans le sens du mouvement, et l'axe des y est la normale à la courbe orienté de sorte que le repère soit direct. Ce n'est pas un référentiel mobile par rapport au référentiel de l'étude, c'est un repère instantané, défini juste à un instant t pour simplifier l'écriture des grandeurs à cet instant donné. Le référentiel reste celui du laboratoire, seule change la manière dont on exprime les composantes des vecteurs.
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Le problème est donc ramené à trouver la fonction donnant la position sur la courbe en fonction du temps, soit s(t). On appelle diagramme horaire le graphe de [t,s(t)] : de tels diagrammes sont très utilisés pour les trains (par exemple en France, le CHAIX donne pour l'ensemble du réseau les diagrammes horaires, ce qui permet de calculer les tableaux de correspondance de transport de gare en gare).
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Le centre d'inertie du mobile décrit un cercle. Cela peut être un mobile contraint à suivre cette trajectoire comme une bille dans une gouttière circulaire, un pendule à fil dont le fil reste tendu, ou un train sur un rail circulaire. Le vecteur vitesse varie, donc le mobile subit une accélération. Ceci justifie la distinction entre la notion de mouvement varié (dont la norme de la vitesse varie) et de mouvement accéléré (dont le vecteur vitesse varie, en norme et/ou en direction).
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Le centre d'inertie du mobile décrit une ellipse (le mouvement circulaire est un cas particulier de mouvement elliptique). Cela peut être le mouvement d'une voiture sur une courbe suivant un arc d'ellipse, ou bien celui d'un satellite autour d'une planète dans un référentiel galiléen dans lequel la planète est fixe, ou encore le mouvement d'une planète ou d'une comète autour d'une étoile ; le centre de gravité du système est alors à un des foyers de l'ellipse (ce centre de gravité se confond quasiment avec le plus massif des deux objets quand le rapport des deux masses est très élevé). On définit la vitesse aréolaire comme étant l'aire balayée par un rayon joignant le foyer au centre d'inertie du mobile. Dans le cas des mouvements orbitaux, le moment cinétique
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Ceci est légitimé par un théorème mathématique disant que pour une fonction continue et dérivable sur un intervalle, il existe un point de cet intervalle dont la dérivée vaut la pente entre les points extrêmes de la courbe sur cet intervalle (voir Théorème des accroissements finis). On peut aussi rapprocher cela du fait que sur un cercle, la médiatrice d'une corde passe par le milieu de la corde et est perpendiculaire à la tangente au milieu de la corde (puisque c'est un rayon). La deuxième approximation consiste à estimer la norme de la vitesse constante entre
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(approximation d'ordre 1, puisque l'ordre 0 est nul). Dans le cas où le mouvement est lent par rapport à la précision de la mesure, la position enregistrée va avoir des variations dues aux incertitudes de mesure ; ainsi, au lieu d'avoir une courbe lisse, on va avoir une courbe présentant des oscillations (du bruit). Si l'on prend les points tels quels, on va calculer des vitesses instantanées incohérentes qui vont se répercuter sur les calculs des accélérations. Si les données sont traitées de manière informatique, on effectue donc un lissage des données.
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Le prérequis pour faire une étude cinématique consiste à enregistrer le mouvement. Dans le cadre de l'enseignement, on étudie en général le mouvement de palets autoporteurs. Ce sont des appareils cylindriques sur coussin d'air (un jet d'air les maintient quelques millimètres au-dessus de la table), ce qui leur permet de glisser sans frottement (on néglige les frottements de l'air). On utilise une table conductrice d'électricité avec un papier spécial ; reliés à une base de temps (une horloge qui délivre des impulsions électriques à des instants espacés de
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), les palets autoporteurs provoquent des étincelles qui marquent le papier spécial. Ainsi, chaque point sur le papier correspond à la position du centre d'inertie à un instant donné. Ceci permet d'étudier le mouvement sur un plan horizontal et incliné, éventuellement avec deux palets (indépendants, reliés par un élastique ou s'entrechoquant). Pour étudier la chute libre, on utilise un objet lourd et profilé, une sorte d'obus métallique, que l'on fait tomber verticalement dans une cage (afin qu'il ne bascule pas après l'impact sur la zone de réception).
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On colle une feuille de papier dessus, et la cage est munie d'une « lance rotative », projetant un fin jet d'encre. La lance tournant selon une fréquence constante, chaque trait sur le papier marque le point présent au niveau de la lance à un moment donné. Grâce à la réduction du coût du matériel informatique, on peut maintenant disposer d'un caméscope numérique. On peut donc filmer le mouvement (le caméscope étant fixe, posé sur un pied), puis en affichant les images une par une, relever la position de l'objet pour chaque image.
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Les forces de police s'intéressent en général uniquement à la vitesse et disposent de cinémomètres à effet Doppler-Fizeau, improprement appelés « radars ». Ceux-ci permettent de mesurer directement la vitesse instantanée. Lorsque s'est produit un accident, les traces de freinage, et les éventuelles traces d'impact sur le mobilier urbain ou les rails de sécurité, permettent de recomposer la trajectoire des véhicules. Notamment, la longueur des traces de freinage permet d'estimer la vitesse avant le début du freinage (la force de freinage étant constante).
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Le conducteur, quant à lui, dispose d'un tachymètre (indicateur de vitesse) sur son tableau de bord, qui lui permet de connaître également sa vitesse instantanée. Il se base en général sur la fréquence de rotation des roues ; par exemple, une pastille réfléchissante est collée sur l'arbre de transmission, et une cellule photo-détectrice permet de connaître le temps qui s'écoule entre deux passage de la pastille, donc la fréquence de rotation et par là la vitesse. Les cyclistes mettent un aimant sur un rayon de la roue avant et un détecteur magnétique sur la fourche, ce qui leur permet, de la même manière, de mesurer la vitesse et le chemin parcouru. D'anciens systèmes étaient basés sur une petite roue tournant, entraînée par la roue du vélo.
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Les marcheurs disposent de podomètres qui détectent les vibrations caractéristiques du pas. Le marcheur ayant rentré la longueur moyenne de son pas, l'appareil peut déterminer la distance parcourue ainsi que la vitesse (produit de la longueur du pas par la fréquence de pas). La vidéo couplée à l'analyse informatisée des images permet également de déterminer la position et la vitesse des véhicules. Ceci est utilisé pour estimer le trafic et détecter les embouteillages, et pourrait faire son apparition dans les véhicules dans un avenir proche, afin de fournir une aide à la conduite (par exemple évaluation des distances de sécurité en fonction de la vitesse, détection de trajectoires anormales et de freinage d'urgence).
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Aux débuts de la navigation maritime côtière, les marins se repéraient grâce aux reliefs de la côte. Les éléments caractéristiques (villes, phares, églises…), appelés amers, sont toujours utilisés et permettent une localisation rapide et simple, facilement exploitable en cas de demande de secours (voir Navigation par relèvements). La navigation au long cours est possible en utilisant les étoiles comme repère, c'est la notion de navigation astronomique ; elle était utilisée traditionnellement par les Polynésiens (voir Peuplement de l'Océanie > Navigations austronésiennes). En Europe, elle a été rendue possible grâce au développement des horloges ; en effet, elle utilisait la position des astres, or celle-ci varie avec l'heure.
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Connaissant la date et l'heure, et muni d'une éphéméride (relevé des positions des étoiles selon la date et l'heure), les astres jouaient alors le même rôle que les repères côtiers. La boussole permet de déterminer le cap que l'on suit, et pour un navire, la vitesse peut être estimée par la vitesse du vent et les courants. Ceci permet d'anticiper la trajectoire. Pour se repérer, les aviateurs et marins naviguant aux instruments disposent des signaux émis par des antennes.
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À la fin des années 1960–début des années 1970, certains pays développent des réseaux d'antennes terrestres, comme le système de navigation Oméga ou bien le système LORAN-C. Puis, à la fin des années 1970 sont lancés des satellites (système GPS, GLONASS, futur système Galileo) . Les antennes émettent des signaux synchronisés, et le décalage entre la réception des signaux permet de déterminer la position sur le globe terrestre (voir Système de positionnement) ; ces systèmes sont également accessibles aux véhicules terrestres et aux piétons. Pour le décollage et l'atterrissage, les avions disposent de balises radio posées au sol leur donnant un repérage précis par rapport à la piste, permettant des manœuvres sans visibilité (de nuit ou par mauvais temps), voir les articles Vol aux instruments et VHF Omnidirectional Range.
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Les systèmes de surveillance aérienne (tour de contrôle, aviation civile, armée) ou nautique (CROSS, centre régional opérationnel de surveillance et de sauvetage), ainsi que certains avions et navires, sont munis de radars. Ces dispositifs émettent une impulsion radio dans toutes les directions (en général avec une antenne tournante). Une impulsion revient si elle rencontre un obstacle ; le temps qu'elle met à revenir permet de déterminer la distance de l'obstacle, et le décalage en fréquence permet de déterminer la vitesse de l'obstacle (effet Doppler-Fizeau).
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La rhéologie (du grec ancien : ῥέω / rhéō, « couler » et λόγος / lógos, « étude ») est l'étude de la déformation et de l'écoulement de la matière sous l'effet d'une contrainte appliquée. Le mot rheology (en anglais) a été introduit en 1928 par Eugene Bingham, professeur à l'université Lehigh aux États-Unis, sur une suggestion de son collègue Markus Reiner. Le mot est emprunté à la fameuse expression d'Héraclite Panta rhei (« Tout s'écoule »). Il a été francisé en « rhéologie » en 1943.
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La rhéologie est une extension des disciplines telles que l'élasticité et la mécanique des fluides newtoniens, aux matériaux dont le comportement mécanique ne peut être véritablement décrit par ces théories. Elle s'occupe également de formaliser les liens entre les propriétés mécaniques macroscopiques et la structure micro ou nanoscopique du matériau, telle que la taille moléculaire et l'architecture d'un polymère en solution, ou la distribution de taille des particules d'une suspension solide.
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La rhéologie unit des champs d'application apparemment sans rapport, les matériaux plastiques et les fluides non newtoniens, en supposant que les deux types de matériaux sont incapables de supporter une contrainte de cisaillement en équilibre statique, ce qui fait du solide plastique un fluide. La rhéologie granulaire s'occupe de la description des matériaux granulaires. Dans le domaine médical de l'hématologie, en particulier de l'hydrodynamique des écoulements sanguins, on parle d'« hémorhéologie ». L'hypoviscosité et l'hyperviscosité du sang (voir Syndrome d'hyperviscosité) sont deux problèmes cardiovasculaires.
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à une échelle de temps donnée, si la déformation du matériau suit la force ou les contraintes appliquées, alors le matériau est élastique ; à la même échelle de temps, si c'est la dérivée de la déformation par rapport au temps (taux de déformation) qui suit la force ou les contraintes, alors le matériau est visqueux. Les caractères liquide et solide d'une part, visqueux et élastique d'autre part, sont décelables pour de faibles contraintes appliquées. Si l'on applique une forte contrainte, un matériau qui semblait solide peut se mettre à s'écouler. Il révèle alors un caractère plastique.
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La plasticité est donc caractérisée par un seuil de contrainte (appelé seuil de plasticité) au-delà duquel le matériau s'écoule. L'usage veut que l'on parle de solide plastique lorsque le seuil de plasticité est plutôt élevé, et de fluide à seuil lorsque le seuil de plasticité est plutôt bas. Il n'y a cependant pas de différence fondamentale entre ces deux notions.
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Programmation dynamique Typage dynamique Tableau croisé dynamique Acquisition dynamique, par opposition à l'acquisition de données statique effectuée à des fréquences plus faibles Gamme dynamique : le rapport de la plus grande à la plus petite valeur d'une grandeur Compresseur (audio) : traitement du son destiné à réduire la dynamique du signal Expanseur (audio) : traitement du son destiné à augmenter la dynamique du signal Compression dynamique : procédé visant à réduire la dynamique pour faciliter la transmission (généralement pour diminuer le débit). La décompression est utilisée pour retrouver la dynamique originale après transmission. Dynamique sonore précise le rapport des amplitudes maximale et minimale et s'exprime en décibels (dB) suivant le mode de reproduction (cinéma, DVD et TV HD, CD, etc.) Dynamique (musicale) qualifie le rapport des sons les plus forts aux sons les plus faibles avec laquelle une note (ou un groupe de notes) est jouée. Dynamique (imagerie) : nombre de niveaux de quantification des valeurs prises par les pixels d'une image.
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En psychanalyse, le « point de vue dynamique » est l'un des trois points de vue qui définissent la métapsychologie freudienne, les deux autres étant le « point de vue topique » et le « point de vue économique ». Le chantier Dynamique, un chantier naval français de voiliers de plaisance haut de gamme, dans les années 1980-1990 à Andilly près de La Rochelle, racheté par le chantier Dufour en 1994.
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La physique du billard est l'étude du tir, de la trajectoire des billes de billard et de leurs collisions pour mieux maîtriser et pratiquer ce sport. Le billard est un jeu ancien datant du XVe siècle. Il y a plusieurs types de jeux de billards qui se jouent avec au moins deux joueurs. Ces jeux se déroulent pour des raisons de loisirs ainsi qu’à des niveaux très compétitifs.
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Durant le tir, la queue frappe la bille blanche immobile dans le but que celle-ci frappe une autre bille pour l'envoyer dans une poche. Ceci est un système de référentiel inertiel, puisque les billes sont immobiles jusqu’à ce qu’il y ait une force externe qui s’exerce sur elles. Lorsque la queue frappe la bille blanche, on peut voir les deux premières lois de Newton en action. La première loi est démontrée lorsque la bille blanche est immobile sur la table, puisqu’il n’y a pas de forces extérieures qui s’appliquent sur la bille.
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Lorsque les billes sont en mouvement sur la table, la laine tendue qui recouvre la table sert à ralentir les billes. En dépit du fait que les billes sont sphériques et très lisses, la laine tendue exerce de la résistance sous forme de frottement. Ceci évite que les billes ne voyagent trop vite et sortent de la surface du jeu. La force de frottement de la laine dépend de son coefficient de frottement et de la force normale de la bille.
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Les vecteurs jouent un rôle important dans le billard. Étant donné que le but est d’empocher les billes, la vitesse et la direction dans laquelle une bille frappe l’autre va modifier les angles et les vitesses avec lesquels les deux billes vont finir par se diriger. Ceci déterminera si la deuxième bille sera empochée. Voilà pourquoi la position sur la bille cible que l'on frappe avec la bille blanche est très importante parce que c'est ce point de contact qui va décider de la direction résultante de la bille cible et si celle-ci sera empochée.
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Les vecteurs sont aussi importants lorsqu’on veut faire rebondir une bille. En ce cas, il y a un effet de symétrie par rapport à la perpendiculaire de la bande. Ceci veut donc dire que si la bille frappe la bande par exemple à un angle de 45 degrés, son angle résultant après le rebondissement sera lui aussi de 45 degrés mais dans le sens opposé.
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Le bloc de craie, souvent utilisé avant qu’un joueur de billard prenne son tour, est un outil très utile. Appliqué sur le procédé de la queue, il sert à augmenter son coefficient de frottement pour que, si le tir est décentré (cas où la queue ne frappe pas le centre de la bille), il ait encore un contact suffisant avec la bille. La craie sert aussi à améliorer le toucher et la sensation d’un tir.
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La gravité quantique est une branche de la physique théorique tentant d'unifier la mécanique quantique et la relativité générale. Une telle théorie permettrait notamment de comprendre les phénomènes impliquant de grandes quantités de matière ou d'énergie sur de petites dimensions spatiales, tels que les trous noirs ou l'origine de l'Univers. L'approche générale utilisée pour obtenir une théorie de la gravité quantique est, présumant que la théorie sous-jacente doit être simple et élégante, d'examiner les symétries et indices permettant de combiner la mécanique quantique et la relativité générale en une théorie globale unifiée.
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La plupart des difficultés de cette unification proviennent des suppositions radicalement différentes de ces théories sur la structure et le fonctionnement de l'univers : La mécanique quantique postule en effet que des particules (quanta) de médiation correspondent à chacune des forces utilisées dans l'espace-temps dit "plat" (c'est-à dire euclidien ou pseudo-euclidien) de la mécanique newtonienne ou de la relativité restreinte, tandis que la théorie de la relativité générale modélise la gravité comme une courbure d'un espace-temps pseudo-riemannien dont le rayon est proportionnel à la densité d'énergie (masse ou autre). Dans la manière même de poser le cadre d'espace-temps, la relativité générale a d'autres postulats ou conclusions non partagés par la mécanique quantique. Par exemple, en relativité générale, la gravité entraîne une dilatation du temps, alors que la mécanique quantique se fonde sur un temps uniforme. En outre, la relativité prédit que le volume propre est également affecté par la gravité, alors que la mécanique quantique ne reconnaît pas un effet gravitationnel sur le volume.
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Une difficulté supplémentaire vient du succès de la mécanique quantique comme de la théorie de la relativité générale : toutes deux sont couronnées de succès, leurs hypothèses se vérifient (découverte du boson de Higgs en 2012 pour la mécanique quantique et son modèle standard, ondes gravitationnelles en 2015 pour la relativité générale) et aucun phénomène ne les contredit. On considère donc que ces deux théories doivent être deux approximations d'une même théorie unifiée, au même titre que la mécanique newtonienne est une bonne approximation de la mécanique relativiste. Cependant les énergies et conditions auxquelles la gravité quantique pourrait être vérifiée sont celles de l'échelle de Planck, et sont donc inaccessibles à notre technologie. Aussi aucune observation expérimentale n'est disponible pour donner des indices sur la façon de les combiner.
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Or les voies les plus triviales pour combiner ces deux théories (telles que traiter la gravité comme un champ possédant une particule de médiation : le graviton) se heurtent au problème de renormalisation. En effet la gravité est sensible à la masse, donc d'après le principe d'équivalence de la masse et de l'énergie en relativité restreinte, elle est aussi sensible à l'énergie. Un graviton doit donc interagir avec lui-même, ce qui crée de nouveaux gravitons qui à leur tour interagissent à nouveau. Il apparaît donc des valeurs d'énergie infinies qui ne peuvent être éliminées.
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La première tentative de rectifier la non-renormalisabilité de la gravitation a été de rajouter l'ingrédient de la supersymétrie afin de relier le comportement du graviton à celui des autres particules de spin plus petit et adoucir ainsi les divergences de la théorie. Le résultat porte le nom de théorie de supergravité. Malgré un comportement meilleur aux énergies élevées, une analyse dimensionnelle de la constante de couplage de la théorie (c'est-à-dire la constante de Newton) suggère fortement que les divergences subsistent et ainsi que ces théories doivent être remplacées par une théorie plus complète à l'approche de l'échelle de Planck. La question de l'apparition de divergences ultra-violettes dans le traitement perturbatif de la théorie est cependant toujours une question ouverte en 2019.
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En effet, les calculs explicites récents, réalisés avec des techniques contemporaines court-circuitant l'utilisation fastidieuse des diagrammes de Feynman pour les calculs perturbatifs d'ordre élevé, ont révélé l'existence de propriétés jusqu'alors invisibles dans une formulation lagrangienne de la théorie. De fait, sous l'effet d'annulations inattendues, les divergences se trouvent repoussées aux ordres plus élevés, légèrement hors de portée calculatoire en 2018. La théorie M souvent dénommée théorie des cordes pour des raisons historiques, ou encore, plus précisément la théorie des supercordes est une tentative non seulement de description quantique de la gravité mais également des autres interactions fondamentales présentes dans le modèle standard de la physique des particules. Les différents modèles de la théorie des cordes sont parfaitement définis d'un point de vue quantique et de façon remarquable admettent les théories de supergravité comme théories effectives à basse énergie.
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En ce sens les théories des cordes fournissent une description microscopique, on parle aussi de complétion ultraviolette, aux théories de supergravité. C'est en 2021 la branche de ce domaine la plus active par le nombre de chercheurs et de publications. La gravitation quantique à boucles introduite par Lee Smolin et Carlo Rovelli sur la base du formalisme d'Ashtekar s'attache à présenter une formulation quantique de la gravité explicitement indépendante d'une éventuelle métrique de fond (contrairement à la description actuelle de la théorie des cordes, même si elle inclut également la symétrie de reparamétrisation comme sous-ensemble de ses symétries), ce qui est un effort naturel conforme à l'esprit de la relativité générale. Contrairement à la théorie des cordes, la gravitation quantique à boucle ne se donne pas comme but de décrire également les autres interactions fondamentales.
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Elle ne se veut donc pas une théorie du tout. La géométrie non commutative a été proposée par Alain Connes notamment, pour reconstruire le modèle standard par réduction dimensionnelle de la relativité générale sur une variété non-commutative dans l'esprit de la théorie de Kaluza-Klein cherchant à reproduire l'électromagnétisme par réduction dimensionnelle de la relativité générale sur un cercle. Cependant son analyse se fonde sur une description classique du modèle standard et la quantification de son modèle n'est pas encore développée : ce n'est donc pas encore une description quantique de la gravité. La théorie des twisteurs de Roger Penrose proposée dans les années 1970 a introduit un nouveau formalisme permettant l'étude des solutions des équations de la relativité générale et à ce titre aurait pu offrir un meilleur point de départ pour la quantification de celle-ci.
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Mais les efforts dans ce sens n'ont pas abouti et le projet de quantification par cette voie est abandonné en 2019. Par contre le formalisme de twisteur reste utile dans le cadre de la relativité et a même connu un regain d'intérêt en 2007 dans le cadre de l'étude de la théorie de Yang-Mills via la théorie des cordes (travaux de Witten sur ce dernier point). Il existe aussi des tentatives théoriques de réconcilier la physique quantique (des trois autres interactions fondamentales) avec une gravitation non quantique, avec ou sans quantification de l'espace-temps lui-même.
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Les effets de la gravité quantique sont extrêmement difficiles à tester. C'est pour cette raison que la possibilité de tester expérimentalement la gravité quantique n'a pas reçu beaucoup d'attention avant la fin des années 1990. Cependant, au cours des années 2000, les physiciens ont réalisé qu'établir la preuve des effets gravitationnels quantiques pourrait les guider dans le développement de la théorie. Le domaine obtient depuis une attention accrue.
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in Data Studio
Dataset Card for Wiki-Physique-FR
Ce jeu de données est une version spécialisée ciblant exclusivement le domaine de la physique au sein de Wikipédia en français. Il est idéal pour le fine-tuning de modèles de langage sur des connaissances scientifiques.
Construction du Dataset
La méthode de construction suit la même pipeline que le dataset général, mais avec un filtrage thématique strict dès l'étape SPARQL.
1. Sélection Thématique
La sélection s'est basée sur la hiérarchie Wikidata pour la classe Physique (Q413).
Requête SPARQL :
SELECT ?article WHERE {
?article schema:about ?item .
?item wdt:P279* wd:Q413 .
?article schema:inLanguage "fr" .
}
Note : Cette requête récupère toutes les entités qui héritent (directement ou par transition) de la classe "Physique".
2. Pipeline de Traitement
Toutes les étapes de téléchargement, nettoyage et validation sont identiques au dataset général :
- Extraction plein texte via API MediaWiki.
- Suppression du bruit (formules LaTeX trop complexes, références, méta-données).
- Segmentation en paragraphes cohérents de 60 à 600 mots.
- Validation linguistique via
FastText(seuil de confiance 0.90).
Caractéristiques Techniques
- Langue : Français (FR)
- Domaine : Physique (générale, théorique, appliquée)
- Source : Wikipedia (via extraction structurée)
- Format : JSONL (un objet JSON par ligne)
Exemple d'enregistrement :
{"lang": "fr", "domain": "physique_generale", "source": "wikipedia", "text": "Les ondes de basse fréquence (inférieure à un hertz) sont généralement qualifiées de microséismes..."}
Utilisation PRÉVUE
Ce dataset est particulièrement adapté pour :
- Entraîner des "Small Language Models" (SLM) spécialisés.
- Augmenter les capacités de raisonnement scientifique d'un modèle généraliste.
- Tâches de RAG (Retrieval Augmented Generation) dans le domaine scientifique.
Licence
Conformément aux conditions de Wikipédia, ce dataset est disponible sous licence CC BY-SA 4.0.
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