VITESSE DU SON DANS L’AIR
On souhaite ici mesurer la célérité d’une onde sonore dans l’air.
A. Introduction – dispositif expérimental
L’arrivée d’un son sur un micro produit une variation de la tension aux bornes de ce micro (le
fonctionnement d’un micro est expliqué sur l’animation disponible à
l’adresse : http://www.edumedia-sciences.com/fr/a562-microphones). Le but est d’enregistrer
les variations des tensions aux bornes des deux micros après le clap sonore en utilisant un
ordinateur muni d’une carte d’acquisition. On pourra ensuite mesurer facilement le retard
séparant la détection du clap par le micro 2 de la détection du clap par le micro 1. Le logiciel
qui gère le fonctionnement de l’acquisition est le logiciel DATADIRECT.
Une utilisation simplifiée du logiciel DATADIRECT est décrite dans la fiche jointe.
B. Mesure de la célérité des ondes sonores :
- Mesurer la distance d séparant les deux micros à l’aide du décamètre. Evaluer la précision de
cette mesure.
- Noter les paramètres d’acquisition de DATADIRECT : durée totale de l’acquisition, nombre
de mesures réalisées, durée entre deux mesures. Quand l’ordinateur commence-t-il à réaliser
les mesures ?
- Faire une acquisition.
- En utilisant l'outil Réticule, mesurer la durée (en seconde) qui sépare les premiers pics de
chaque enregistrement.
- Quelle relation existe-t-il entre les grandeurs d, et v ? Indiquer les unités de chacune des
grandeurs.
- En déduire la célérité v des ondes sonores en m.s -1.
- La célérité du son dans l'air est donnée par la relation : vth =
avec γ = 1,4; R = 8,314
SI; T en K; M = 28,8.10-3 kg.mol-1. Calculer vth pour la température du jour de l'expérience et
comparer avec la valeur expérimentale v trouvée en calculant l’écart relatif.
C. Le mur du son
Les informations reprises ci-dessous proviennent du site http://perso.id-
net.fr/~brolis/docs/mur/mur1.html.
1. Avion volant à vitesse subsonique
Un avion en vol provoque la vibration des molécules composant l'air. Une onde sonore est
émise. Si l'avion vole moins vite que la vitesse du son ( vitesse subsonique ), les vibrations de
l'air se propagent en avant de l'aéronef.