Pourquoi quand on remue son café, le bruit que fait la cuiller monte dans les aigus?

Question

La question avait été posée dans le courrier des lecteurs de sciences et vie il y a des années, et pendant plusieurs numéros, diverses hypothèses avaient été retenues puis rejetées (température, vitesse de rotation, etc.)
Je n'avais pas suivi la conclusion finale.
La connaissez-vous?

La densité avait été aussi envisagée, puis non retenue par S&V

@jam63112:
A mon avis, la température ne varie pas assez vite pour justifier une telle vitesse variation de la fréquence sonore.

@Raymond:
Je viens de tester en faisant chauffer 2 verres d'eau dans un micro-ondes.
Effectivement, si je ne mets pas de sucre, pas de variation de son.
Si je mets un sucre, brève variation de fréquence, mais retour à la normale.

Je n'ai donc pas reproduit le phénomène pourtant souvent observé avec des tasses à café...

Answer 1

Bonjour Gloume.

Je propose une réponse partielle mais qui, à bien y réfléchir, s'adapte à l'ensemble des cas courants, mais c'est à tester à la maison. Ce que j'ai pu trouver sur le sujet (références ci-jointes avec plus d'explications) c'est qu'il s'agit de la libération de bulles d'air selon les différents cas suivants :
* on verse de l'eau chaude sur du café instantané.
* on met un sucre dans du café...
L'idée est donc de mettre un corps "étranger" à ton liquide chaud, corps qui va donc se dissoudre et libérer l'air contenu dans ce corps. Cela modifie la fréquence de résonnance globale du système (tasse + contenu) car la présence des bulles augmente la compressibilité du liquide.

Cela peut peut-être aussi s'appliquer à un sachet de thé qui en s'infusant libère un peu d'air ? Idem pour de l'eau bouillante qui libèrerait les bulles emprisonnées dans le liquide à force de "touiller" ?

Expérience à faire :
Verser deux tasses de café chauds mais pas boullants (limiter les bulles)
Dans une tasse on met un sucre et on remue
Dans l'autre on "touille" bêtement sans sucre (cas qui arrive lrosqu'on fait le geste machinalement, mais finalement quelqu'un a-t-il remarquer une changement de son dans ces cas-là ?)
Vérifier que dans le premier cas le son change et pas (ou très peu) dans le deuxième.
Si cela marche, je pense qu'on aura la réponse finale.

Edit : Pour l'expérience, il faut peut-être considérer qu'une tasse à café représente peu de volume de liquide par rapport à un sucre. Alors pour avoir un même ratio, il faut peut-être réaliser l'expérience avec un verre d'eau et 4 sucres par exemple pour avoir un "système" similaire mais de plus grande taille que la tasse à café. Le mieux est d'essayer avec un café sans sucre et avec sucre pour bien avoir l'impact du sucre dans le système.
Si on entend une variation de la tonalité avec un café sans sucre, c'est que les bulles d'air ne sont, a minima, pas la seule explication, même si elles semblent y contribuer d'après ton expérience avec les verres d'eau.

Answer 2

à mon avis, c'est pas le bruit de la cuilère qui change mais celui de la tasse
(j'ai remarqué le phénomène avec un bol en plastic, le son est mat mais il augmente en fréquence aussi)
à mon avis, ça doit venir que l'échauffement fait changer la fréquence de résonnance du bol
en principe la fréquence de résonnance dépend de la forme et de la taille
mais on peut aussi la faire varier selon la quantité de liquide (exemple des verres musicaux)
étant donné que toutes sortes de facteurs agissent dessus, il serait pas étonnant que la chaleur agisse aussi
puisque déjà en résistance des matériaux, la dureté et la flexibilité peuvent varier en fonction de la chaleur
faudrait essayer avec un bol en verre, je pense qu'on n'aurait pas autant de variation de son, parce que le verre est beaucoup plus résistant

Answer 3

moi aussi rive_est, j'ai tout de suite pensé à l'effet acoustique qui sous entend parler de résonance:
comme exemple un train qui passe près de chez vous, ya des ondes parcourues ou une goûte d'eau dans un récipient plus ça s'étale plus son effet devient moindre

Answer 4

tu sais honnêtement la question n'est pas très précise, mais je crois avoir deviné ce que tu veux dire. c'est à dire qu'au début le bruit commence dans la bande grave (les basses fréquences) et certainement ( enfin juste une hypothèse) au fur et à mesure que le sucre se dissout, le son de la cuillère monte dans le domaine des hautes fréquences, c'est normal on parle ici de la loi de la masse, c'est connu en acoustique. Pour être plus précis à propos de la loi de la masse, c'est au début le morceau de sucre considéré comme une petite masse absorbe les sons de haute fréquente et insonorise si je peux dire le bruit, car c'est les sons aigus qui sont plus gênant que les graves, avec la dissolution du morceau de sucre les aigus ne sont plus amortis et le son global (en dBA) devient plus aigu.

Answer 5

non mais je sais l'effet de la cocaine a forte dose !!