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Cymatics, ou quand la science fait danser les sons

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En jouant avec le son, cette onde compression qui peut faire bouger la matière, un esprit inventif a de quoi créer des effets surprenants. C'est ce qu'a fait Nigel Stanford avec Cymatics, un clip de musique mettant en scène une série d'expériences scientifiques, pour un résultat spectaculaire à découvrir ici en vidéo.

Que ce soit avec l'aide d'une plaque de Chladni, du ferrofluide, un tube de Rubens ou une bobine Tesla, toutes ces expériences font intervenir du son. Certaines ont déjà étés abordées sur Futura-Sciences, mais ce clip est l'occasion de les réunir sous le signe de la musique, afin de les comprendre un peu mieux.

Onde et matière, des expériences pour mieux comprendre

Apparaissant au début du clip, la plaque de Chladni utilise une enceinte afin de faire vibrer une plaque métallique. Lorsqu'elle est mise en vibration, les amplitudes de vibration diffèrent à sa surface. Le sable qui y est déposé va donc s'accumuler dans les zones qui vibrent le moins et dessiner des figures de Chladni (vers 50 s).

À partir de 1 min 20 s environ apparaît une autre expérience. Elle fait intervenir un tuyau apposé à une enceinte, donnant l'impression d'un jet d'eau tournant. C'est en réalité un effet d’optique dû à la fréquence d'obturation de la caméra. Pour simplifier, une caméra filme à 24 images par seconde. Avec le son, l'enceinte fait osciller le tuyau à 24 hertz, c'est-à-dire qu'il va lui aussi effectuer 24 pulsations par seconde. À chaque fois que la caméra capture une image, le tube sera à la même place. Même si en réalité il se déplace, il apparaît comme immobile et l'eau comme formant une spirale.

La troisième expérience fait intervenir un ferrofluide (vers 1 min 40 s). C'est un liquide qui réagit lors de l'application d'un champ magnétique, il est attiré par les aimants et les électroaimants. Si, comme dans ce clip, on génère un champ magnétique suffisant, il peut aller jusqu'à changer de forme, se contracter ou encore former de petits pics en fonction des paramètres du champ magnétique qui l'influence.

Le tube de Rubens, visible à partir de 3 min 35 s environ, permet d'illustrer visuellement la longueur d’onde d'un son. C'est une sorte d'oscilloscope primitif. Il suffit d'alimenter en gaz combustible un tube percé sur toute sa longueur et de placer un haut-parleur sur l'une des extrémités. Le tube alors va générer une onde stationnaire qui, avec les vibrations du son, fera danser les flammes.

Le clip se termine par d'incroyables images d'une bobine de Tesla. C'est en réalité un transformateur haute tension géant. Elle fonctionne grâce à deux bobines entrant en résonance jusqu'à ce que la plus grosse atteigne la tension de claquage de l'air, afin de générer des arcs électriques visibles. En se propageant dans l'air l'électricité va le faire vibrer et ainsi générer du son.

© Nigel Stanford