X.3.3.1 Vibration et perception auditive

Le modèle à implémenter vise à donner du sens au concept physique de vibration et aux paramètres qui le caractérisent. La construction de ce sens nécessite l'établissement de liens entre paramètres physiques de la vibration et perception auditive. Ces liens faisaient explicitement partie du modèle de la vibration dans la progression SOC, même s'ils étaient induits par l'expérience. Nous ne les avons pas présentés ici car la simulation doit permettre de les construire (certaines tâches portent spécifiquement sur l'établissement de ces liens). L'implémentation a donc concerné d'une part la vibration simulée, d'autre part les liens avec les sons perçus.

L'élève peut à tout moment modifier les valeurs de la fréquence et de l'amplitude de la vibration simulée à l'aide de curseurs placés sur les axes d'un graphe (fréquence en abscisse, amplitude en ordonnée).

La simulation permet alors :

  • de visualiser les effets des variations distinctes de la fréquence ou de l'amplitude du mouvement d'aller-retour d'une surface vibrante simulée (dont le représentant dans le monde de la simulation est un trait mobile). Ceci favorise les liens entre les concepts du modèle (vibration, fréquence, amplitude) et le mouvement d'aller-retour d'un émetteur sonore réel, même si les ordre de grandeurs sont très différents de ceux du monde de la simulation. Le trait vibrant est disposé de la même façon que sur le modèle écrit fourni aux élèves (trait vertical). Le mouvement est sinusoïdal puisque sa position est calculée à chaque instant selon l'expression A.cos(2πft) où A et f sont respectivement les valeurs de l'amplitude et de la fréquence choisies par l'utilisateur. Le comportement de ce trait simulé est donc bien en accord avec le modèle. Le mouvement est suffisamment lent pour être observé et les valeurs indiquées (pour fréquence et amplitude) sont les valeurs du monde de la simulation. Le lien entre modèle et monde de la simulation peut être appréhendé à moindre coût pour l'amplitude puisque la valeur de l'amplitude est indiquée et représentée en centimètres. Il est moins immédiat pour la fréquence. Cependant la période peut être mesurée grâce à un chronomètre inclus au logiciel. Ces relations sont notées (1) sur la figureX.3-3, tandis que les relations entre la vibration du monde de la simulation et le mouvement d'aller-retour réel sont notées (1') ;

  • de lier le comportement de la "surface" vibrante simulée avec le son créé par une surface réelle dont la vibration posséderait des caractéristiques (fréquence et amplitude) d'une autre échelle (mais liées aux valeurs de la simulation) : en ce sens le monde de la simulation simule bien les objets et les événements. Le lien, explicité, est purement qualitatif pour l'amplitude (pour diverses raisons, pas seulement techniques, voir plus loin) : l'intensité sonore augmente (ou diminue) lorsque l'amplitude est augmentée (ou diminuée) par l'utilisateur. Le lien fréquenciel est semi-quantitatif puisque la fréquence du son perçu est, à chaque instant, 1000 fois plus grande que la fréquence du mouvement observé (le pas de la fréquence sonore est de 50 Hz). Ces relations sont notées (2) sur la figure X.3-3.

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figure X.3-3 : passage par le monde de la simulation dans la construction du concept de vibration en relation avec la perception sonore

La figure ci-dessus est à comparer à la figure VI.4-3 qui décrit les même relations mais sans le monde de la simulation. Cette représentation permet de voir en quoi le monde de la simulation peut avoir un rôle facilitateur dans l'établissement de ces liens.