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Comment un son se propage-t-il?

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Comment un son se propage-t-il?

Scène de destruction du film
"Gravity"

1-Hypotheses à valider

Le son nécessite un milieu matériel (gaz, liquide, solide) pour se propager. Il ne se propage pas dans le vide.

Scène de destruction du du Méga destroyer dans le film
"Star wars: The last Jedi"

2-liste du matériel

- pompe à air

- cloche à vide

- téléphone portable

3-Protocole experimental

- Placer un téléphone portable diffusant de la musique sous une cloche à vide.

- Régler le volume au maximum

- Faire le vide sous la cloche

- Observer l'évolution du niveau d'intensité sonore lorsque la pression sous la cloche diminue.

4-observations

Lorsque le vide est de plus en plus poussé à l'intérieur de la cloche, on entend de moins en moins la sonnerie jusqu'à ne plus l'entendre.

Activité 1: A quelle condition un son se propage-t-il?

5-Conclusion

Lorsque le vide est fait à l'intérieur de la cloche, en l'absence d'air, aucun son n'est perceptible.

La propagation du son nécessite un milieu matériel.

Précisions sur l'activité 1

Lorque le réveil sonne......

Tant que le réveil sonne, les cloches vibrent. Á leur contact, les molécules présentes dans l’air effectuent des mouvements de va-et-vient sur une faible distance autour de leur position moyenne, puis elles communiquent ce mouvement à leurs voisines. L’onde sonore ainsi créée se propage de proche en proche dans toutes les directions.
Les molécules sont successivement écartées, puis rapprochées les unes des autres, il se crée ainsi des vibrations locales de pression dans tout l’espace autour de l’émetteur sonore.
Lorsqu’elles atteignent l’oreille, ces variations de pression font entrer le tympan en vibration, permettant ainsi la perception des sons. L’oreille est un récepteur sonore.

La cloche ne vibre pas:

les molécules sont réparties uniformément

Le mouvement de la cloche vers la gauche provoque:

le rapprochement des molécules les unes des autres.

Le mouvement de la cloche s'inverse,

les molécules sont écartées les unes des autres.

L'essentiel sur...

Le son nécessite un milieu matériel pour se propager

- Le son consiste en la propagation de vibrations de particules, molécules ou atomes.

- Le son se propage dans les gaz, les liquides et les solides.

- Dans le vide (absence de toute particule) le son ne peut pas se propager.

Comment un son se propage-t-il?

Comment un son se propage-t-il?

Magnifique éclair et tonnerre

1-Hypotheses à valider

La grande valeur de la vitesse de la lumière (300 000 km/s) est très supérieure à la vitesse du son. Ainsi, nous voyons l'éclair avant d'entendre le tonnerre.

2-liste du matériel

Votre professeur dispose d’un système d’acquisition permettant de déterminer, à partir d’un « clap » réalisé à l’aide de deux baguettes métalliques, la vitesse de propagation d’un son dans l’air. L’acquisition se lance automatiquement lorsque les deux baguettes s’entrechoquent, ce qui provoque simultanément un son (« clap ») et la fermeture du circuit électrique alimentant le système d’acquisition.

Le principe de ce protocole réside dans la mesure du décalage entre le départ de l’acquisition et la perception du signal par le sonomètre.

3-Protocole experimental

Réaliser le montage ci-dessus.

Relier le sonomètre à la console.

Écarter les baguettes du sonomètre d’une distance d = 1m.

Choisir une acquisition en fonction du temps.

Placer les sonomètres en ordonnée.

Lancer l’acquisition du niveau d’intensité sonore en fonction du temps au moment où le clap émet le bruit.

En utilisant les fonctionnalités du logiciel, déterminer le temps écoulé Δt, en s, entre le moment où le bruit est réalisé par les baguettes et le moment où il est perçu par le sonomètre.




4-Résultats et calculs


Δt = 0,00294117 s


- En déduire la vitesse du son v dans l’air.


V= d / Δt = 1/0,00294117 = 340 m/s


- Afin d’améliorer vos résultats, recommencer l’expérience. Noter

vos résultats dans le tableau ci-contre.

d (m)

1

1

1

t (s)

0,002815

0,002943

0,003001

V(m/s)

355

340

333


- Déterminer la vitesse moyenne de propagation du son dans l’air.

V= (355+340+333+340) / 4 = 342 m/s


Activité 2: Pourquoi entend-on le tonnerre quelques instants après avoir vu l'éclair?

5-Conclusion

Pourquoi entend-on le tonnerre quelques instants après avoir vu l'éclair?

Après avoir effectué plusieurs mesures de la vitesse de propagation du son dans l'air, nous obtenons une moyenne de 340 m/s.

Cette vitesse est nettement inférieure à la vitesse de la lumière (300 000 km/s) donc nous voyons l'éclair avant d'entendre le tonnerre.


Expérimentation

6- Synthèse


Comment un son se propage-t-il?

GP d'Italie de Formule 1

1-Hypotheses à valider

Lorsque la Formule 1 s'approche, la fréquence de l'onde sonore est plus élevée que lorsqu'elle s'éloigne. La longueur d'onde diminue lorsque la fréquence augmente et vice versa.

2-liste du matériel

- un GBF

- un haut parleur

- un système d'acquisition

- 2 capteurs microphones

- 2 prolongateurs

- 2 fils de connexion.

3-Protocole experimental



4-Résultats et calculs


Activité 3: Pourquoi perçoit-on une différence sonore lorsqu'une Formule 1 s'approche et lorsqu'elle s'éloigne?

6-Conclusion

Pourquoi perçoit-on une différence sonore lorsque la moto s'approche et lorsqu'elle s'éloigne?



Lorsque la moto est à l'arrêt, on perçoit normalement le son.

Lorsque la moto avance vers nous,le déplacement réduit la longueur d'onde émise par le haut parleur. Ainsi le son nous paraît plus aigu.

Le phénomène inverse se produit lorsque la moto s'éloigne de nous, la longueur d'onde est agrandie et le son paraît plus grave à notre oreille.

C'est l'effet Doppler.

Expérimentation

5-Interprétations


L'effet Doppler

Rappels


video

7- Synthèse



Comment un son se propage-t-il?

Le sonar a 100 ans

1-Hypotheses à valider

Les ondes sonores sont réfléchies lorsqu'elles rencontrent un obstacle. L'angle d'incidence i est égal à l'angle de réflexion r.

2-liste du matériel

- un générateur de fréquence

- des cellules ultrasons (émetteur et récepteur)

- un disque gradué

- un oscilloscope

- un écran métallique

- des fils de connexion


3-Protocole experimental

- Placer l’émetteur et le récepteur sur un support en arc de cercle à

environ 10 cm d’un écran métallique placé au centre.

- Pour les positions suivantes de l’émetteur, rechercher la position du récepteur pour laquelle l’amplitude du signal reçu et maximale.

( i est l’angle d’incidence ; r est l’angle réfléchi )



4-Résultats

i (°)

- 30°

- 20°

20°

30°

r (°)

30°

20°

-20°

-30°




Activité 4: Quel est le principe de fonctionnement d'un sonar?

6-Conclusion

Quel est le principe de fonctionnement du sonar?


Le sonar est un émetteur et un récepteur d'ondes ultrasonores.

Il mesure la durée qui s'écoule entre l'émission et la réception d'un signal (retour par réflexion sur un obstacle) et détermine ainsi la distance entre le sonar et l'obstacle.

5-Interprétations

Les ondes sonores sont réfléchies. L'angle d'incidence i est égal à l'angle de réflexion r.

Expérimentation

7- Synthèse



Comment un son se propage-t-il?

Exercices