Qui sait combien d’entre vous en soirée auront essayé au moins une fois inhaler de l’hélium de ballons, jouant avec le fait que ce gaz altère temporairement la voix! Cet effet dépend du fait que le timbre de notre voix dépend de la vitesse du son dans le gaz que nous respirons, et la vitesse du son de l’hélium est approximativement triple par rapport à la vitesse du son dans l’air (environ 1030 m/s contre 340 m/s). m/s). C’est une question de résonance: les ondes sonores produites par les cordes vocales résonnent dans la cavité buccale avec des fréquences particulières qui sont directement proportionnelles à la vitesse de propagation du son. Le résultat est que les fréquences de notre voix sont plus élevées, ce qui altère notre timbre vocal, le rendant plus aigu.
Attention: l’inhalation de tout gaz autre que l’air peut provoquer une décompensation. En effet, en introduisant des gaz de nature différente dans nos poumons, nous réduisons les niveaux d’oxygène dans les poumons, augmentant ainsi le risque d’asphyxie. L’inhalation de gaz autres que l’air peut créer des effets légers à moyennement graves, notamment fatigue, étourdissements, essoufflement, vomissements, étourdissements, indigestion, panique, perte de conscience et suffocation.
Disons d’emblée que l’hélium – ou tout autre gaz – n’affecte en rien les fréquences produites par les cordes vocales. Ces structures élastiques ils vibrent les uns contre les autres, s’ouvrant et se fermant des centaines de fois par seconde, produisant ainsi des ondes sonores avec certaines fréquences. Cependant, l’activité des cordes vocales n’est pas le seul facteur qui détermine la timbre de notre voix, c’est-à-dire le mélange particulier de fréquences qui nous permettent de distinguer une voix d’une autre. En effet, le timbre vocal est modulé par le des longueurs d’onde qui résonnent réellement dans la cavité de notre boucheun peu comme le timbre d’une guitare dépend des longueurs d’onde qui résonnent à l’intérieur de son boîtier. On peut donc pratiquement considérer la cavité buccale comme une caisse de résonance : les dimensions de la « boîte » détruisent certaines ondes, affaiblissant les fréquences respectives de notre timbre vocal, et en amplifient d’autres, les renforçant dans le mix que constitue notre timbre.
Les longueurs d’onde « sélectionnées » par la cavité buccale sont fixées par sa taille : par exemple, une onde dont la longueur d’onde est égale à la taille de la cavité rebondira et se renforcera, tandis qu’une onde dont la longueur d’onde est la moitié de la taille de la cavité buccale. la cavité s’annulera automatiquement, ils rebondiront dans la cavité.
Mais attention : le longueur d’onde et le fréquence d’une vague, ce n’est pas la même chose. D’un point de vue physique, la longueur d’onde est la distance entre deux crêtes consécutives d’une onde, tandis que la fréquence est le nombre de crêtes qui traversent un certain point dans une unité de temps. Les deux quantités sont liées par cette formule simple :
fréquence = vitesse des vagues / longueur d’onde
Ainsi, une fois que la cavité buccale fixe les longueurs d’onde qui composent les harmoniques de notre voix, les fréquences associées à ces longueurs d’onde dépendent de la vitesse des ondes sonores. C’est là qu’intervient l’hélium : la vitesse du son dans l’hélium est d’environ 1030 m/salors que dans l’air à la même température, il est d’environ un tiers (343 m/s). En regardant la formule ci-dessus, nous comprenons que, étant donné les mêmes longueurs d’onde, la valeur relative les fréquences sont plus élevées dans l’hélium: pour être précis, environ trois fois plus élevé ! Cela signifie qu’en inhalant de l’hélium, les harmoniques de notre voix – qui déterminent notre timbre vocal global – seront plus aiguës et donc notre voix sera plus aiguë. On le répète : ce qui change avec l’hélium, ce n’est pas la fréquence globale de notre voix mais son timbre, entendu comme la qualité du son.
À ce stade, vous pouvez vous demander : pourquoi la vitesse du son est-elle plus élevée dans l’hélium ? Une notion couramment entendue – mais faux – est que le son se propage plus rapidement dans les milieux plus denses. C’est en fait le contraire : la vitesse du son diminue plus le milieu est dense, toutes choses étant égales par ailleurs. L’hélium, en fait, a environ un dixième de la densité de l’air, et c’est la principale raison pour laquelle la vitesse du son est plus élevée dans l’hélium. La vitesse du son dépend également d’un autre facteur très important, à savoir laélasticité du milieu, qui dépend à son tour d’autres paramètres, mais sans entrer dans les détails, nous pouvons dire qu’en prenant tout en compte, la vitesse du son pour l’hélium est d’environ 1030 m/s.
Il existe des gaz qui ont l’effet inverse de l’hélium, baisser le ton de notre voix. Un exemple est lehexafluorure de soufre (SF6), qui est presque 6 fois plus dense que l’air et produit donc un ton de voix « caverneux ». L’effet dure plus longtemps que celui de l’hélium car l’hexafluorure de soufre est plus dense que l’air, il a donc tendance à rester faible et a plus de mal à sortir des poumons.