- enseignement Catholique

HPT
Formation scientifique
UAA12
AUTEUR : Jean-Baptiste Schuermans
Fiche d’expérience 1
Mesurer la vitesse du son
Description générale
Lors d’un orage, on observe un décalage entre le moment où on voit l’éclair et celui où on entend le
coup de tonnerre1. On utilise parfois la règle suivante : « 3 secondes correspondent à un kilomètre »,
ce qui correspond à une vitesse de 333 m/s. L’objectif de cette expérience est de vérifier la valeur de
la vitesse du son dans l’air à température ambiante.
Matériel




Une plaque et un morceau de tuyau métalliques (= bruiteur).
Un chronomètre digital.
Un double décamètre.
Deux micros + câbles de raccordement au chronomètre + amplificateurs.
Procédure
1. Le micro n°1 est placé tout près du bruiteur et donnera le signal de départ au chronomètre ; le
micro n°2 est placé à distance et donnera le signal d’arrêt du chrono. Mesurer cette distance à
l’aide du double décamètre.
2. Remettre le chronomètre à zéro ; actionner le bruiteur tout près du micro n°1 ; noter la durée
indiquée par le chronomètre.
3. Pour chaque distance, recommencer 3 fois la mesure et faire une moyenne.
4. Calculer la durée moyenne et la vitesse du son pour chaque distance. Compléter un tableau du
genre :
Distance (m)
1
Durée (s)
Durée (s)
Durée (s)
Essai 1
Essai 2
Essai 3
Durée moyenne (s)
Vitesse (m/s)
La lumière de l’éclair voyage à une vitesse tellement grande que nous la percevons presque instantanément;
le décalage temporel est donc quasiment égal à la durée mise par le signal sonore pour nous parvenir.
Document1
On observe que les valeurs de la vitesse du son dans l’air obtenues pour les différentes
distances sont très proches.
Distance (m)
La vitesse du son dans l'air
35
30
25
20
15
10
5
0
0.00
0.01
0.02
0.03
0.04
0.05
0.06
0.07
0.08
0.09
0.10
0.11
0.12
Durée (s)
5. Reporter les valeurs de la distance en fonction de la durée moyenne dans le graphique ci-dessus.
On observe que les points sont alignés sur une droite passant par l’origine (pour les forts en
maths, on peut préciser que la pente du graphe de la distance en fonction de la durée est égale à
la vitesse).
Remarques pour le professeur
Cette expérience, qui amène l’élève à procéder à une mesure de vitesse, annonce l’UAA 15.
Variantes
Il est possible de mesurer la vitesse du son à l’aide d’un dispositif à deux micros branchés sur une
fiche qui peut être directement raccordée à l’entrée son stéréo d’un ordinateur2. Ce dispositif permet
aussi de calculer la vitesse de propagation du son dans différents matériaux (pierre, bois etc). On
peut même mesurer la vitesse de propagation du son dans l’eau en emballant les micros dans des
petits sachets en plastique hermétiques. On est toutefois limité par l’écartement maximal entre les
deux micros (environ 1m).
Développements attendus principalement visés
Décrire une expérience montrant qu’une onde transporte de l’énergie sans transport de matière (C2).
Les élèves notent le mode opératoire, le schéma, les observations et les conclusions d’une expérience montrant
que les ondes ne provoquent pas de déplacement de matière mais bien un déplacement d’énergie (par exemple :
une bouée mise en mouvement par des vagues, un nœud dans une corde qu’on agite).
Comparer la vitesse de propagation d’un son dans différents milieux (A1).
L’élève identifie l’influence sur la vitesse du son de plusieurs caractéristiques du milieu de propagation (par
exemple : l’état (solide, liquide, gazeux), la température, l’humidité).
2
Ce procédé est décrit de manière complète dans les ressources du site Sciences de la FESeC « Utilisation
d’Audacity »
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