Le fonctionnement du cor des Alpes et les principes acoustiques
Le cor des Alpes est un instrument à vent traditionnel, fabriqué en bois, mesurant souvent entre 3 et 4 mètres de long. Dépourvu de pistons ou de clés, il repose uniquement sur la série des harmoniques naturelles pour produire différentes notes. Son fonctionnement est un bel exemple des lois acoustiques qui régissent les instruments à vent.
Quand on souffle dans un cor des Alpes, on fait vibrer l’air dans le tuyau. Ces vibrations se déplacent très vite dans l’air (environ 343 m/s). Lorsqu’elles atteignent l’extrémité du tuyau, elles sont en partie renvoyées en arrière. L’aller-retour de ces vibrations crée ce qu’on appelle une onde stationnaire.
L'harmonique naturelle
Lorsqu’un musicien souffle dans le cor des Alpes, il excite une colonne d’air à l’intérieur du tuyau. Cette colonne entre en vibration selon un principe fondamental de la physique acoustique : la formation d’ondes stationnaires. À partir d’une note fondamentale (la plus grave que l’on puisse obtenir), l'instrument produit ensuite des sons plus aigus qui sont des harmoniques naturelles : ces notes correspondent à des fréquences multiples de la fondamentale (2x, 3x, 4x, etc.).
Ainsi, sans mécanisme pour changer de hauteur comme sur les cors modernes, le musicien peut jouer toute une série de notes simplement en modifiant la tension des lèvres (l’embouchure) et la pression de l’air. Ce phénomène est rendu possible par la nature même du tuyau et la manière dont les ondes stationnaires y interagissent.
L'onde stationnaire dans un tuyau sonore
Dans un tuyau fermé à une extrémité (comme c’est le cas du cor des Alpes, où l’embouchure forme un point de pression maximale), le son se propage sous forme d’ondes longitudinales. Lorsqu'une onde sonore rencontre l'extrémité du tuyau (le pavillon), elle est en partie réfléchie, interférant avec l’onde incidente. Cette interférence entre l’onde incidente et l’onde réfléchie crée ce qu'on appelle une onde stationnaire.
L’onde stationnaire n’a pas l’air de se déplacer : certains points, appelés nœuds, restent immobiles, tandis que d’autres, appelés ventres, subissent des variations de pression maximales. Le nombre de nœuds et de ventres dans le tuyau dépend de la fréquence produite. Plus la fréquence est élevée, plus il y a de nœuds et de ventres : on entre alors dans les harmoniques supérieures.
