Quand je remue mon infusion après l'avoir sucrée, la cuillère fait d'abord "tong" contre les bords de la tasse, puis "ting" à la fin... Etrange non?

        Bon d'accord, je suppose que vous avez déjà rencontré une formulation de problème plus scientifique, mais je trouvais ça parlant... Non?... Essayons autrement.

        Plantons le décor: je mets mon verre plein d'eau au micro-onde, je la chauffe. A sa sortie, j'y plonge un sucre, et j'agite à la cuillère à café. Au début, les chocs contre les parois du verre donnent un son grave ("tong"), qui devient de plus en plus aigu ("ting"), mais n'évolue plus au bout d'un moment.

        On se doute que c'est une histoire de modification de la vitesse du son dans le verre. A quoi peut-elle être due? Un ami curieux m'a proposé plusieurs hypothèses.

           Bien, il faut trouver autre chose. Je vous montre mon verre, ça peut peut-être aider...

l'eau sort du four...	...on vient d'y jeter un sucre (ça fait "tong")...	... Vers la fin de l'agitation (ça fait "ting")

            Je savais bien que ça aiderait! La différence saute aux yeux!... Pourquoi cet aspect laiteux sitôt le sucre introduit? Des tas de bulles se forment. Au passage, cela peut être un danger des fours à micro onde: l'eau est très chaude, toute proche de l'ébullition. Ajouter des impuretés va causer l'apparition de "sites de nucléation", des bulles de vapeur minuscules se forment. Si on est vraiment très proche de la température d'ébullition (voir même parfois au-delà), le liquide se met à mousser et à déborder. Il y a des risques de brûlures. C'est assez fréquent avec du lait, qui mousse encore plus facilement à cause de la présence des grosses protéines.

            Mais ne changeons pas de sujet. La vitesse du son est fort modifiée par les passages de l'eau dans l'air des bulles. Le changement de fréquence du son cesse d'ailleurs quand on ne voit plus de bulles. Quand on sait en plus, que par effet de résonance, les "boîtes" (comme notre verre) amplifient seulement certaines longueurs d'onde (principe des caisse de résonance des diapasons, des corps de guitare...), on peut se douter que la vitesse du son étant modifiée, d'autres fréquences seront amplifiées par résonance, d'où la modification de hauteur du son.

            Si on veut être un peu plus précis: Les longueurs d'ondes (l) qui seront amplifiées par résonance sont liées à la taille du verre, qui ne change pas. Par contre, si la vitesse du son (v) dans le contenu augmente, comme l = v / f reste constant, c'est que f, la fréquence du son amplifié augmente aussi, d'où une hauteur de son plus aiguë. On a le même phénomène quand quelqu'un inspire de l'hélium, il parle alors avec une voix plus aiguë pour les mêmes raisons que l'on vient de voir (le son va plus vite dans l'Hélium que dans l'air).

Pour encore plus de détails, voici un exemple d'enregistrement sonore réalisé avec la fonction "magnétophone" d'un ordinateur. Vous entendrez distinctement le son être d'abord aigu, devenir grave (le temps que les bulles envahissent tout le liquide), puis redevenir aigu progressivement, au fur et à mesure que les bulles disparaissent.

Avec un logiciel comme l'excellent "Audacity", vous pourrez analyser la fréquence de vos "tings" au cours du temps:

Voici deux "tings" (amplitude en fonction du temps), capturés 5s et 35s après l'ajout de sucre. On voit nettement le rythme des oscillations plus rapide à 35s qu'à 5s: la fréquence est plus élevée.

Et on peut tracer pour la durée de l'expérience, la fréquence des "tings" en fonction du temps:

            Avec tout ça, j'ai oublié de mettre un sachet de thé dans mon verre d'eau chaude (froide maintenant) et sucrée...