Compte Rendu Word (886ko)

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Juin2006 – ESEO - P1C

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Remerciements
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Nous souhaitons remercier diverses personnes pour leur aide et leurs
conseils tout au long de notre TIPE.
Tout d’abord Monsieur GESLIN Dominique, professeur de Sciences
Physiques en première année de cycle préparatoire à l’ESEO, pour nous avoir
fourni le matériel requis et les conseils nécessaires à sa bonne utilisation. Nous le
remercions également pour nous avoir aidés à accorder les cordes de la guitare.
Nous remercions également Monsieur CURILLA Jean-Luc, professeur en
Sciences de l’Ingénieur en première année de cycle préparatoire à l’ESEO, pour
nous avoir donné des conseils sur la conception du circuit utilisé, ainsi que les
différents professeurs du cycle ingénieur sollicités par ce dernier.

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Sommaire
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Introduction p 4
- Idée
- Objectif
I - Physique : Vibration d’une corde de guitare
1 - Le principe des ondes stationnaires p 5
2 - L’application à la musique p 5 à p 6
3 - Le montage nécessaire p 6 à p 7
II - Electronique : Provoquer l’ouverture et la
fermeture d’un circuit
1 - Schéma de montage et fonctionnement p 8 à p 10
2 - Difficultés rencontrées p 10
3 - Résolution des problèmes p 11
III - Informatique : Commander l’ouverture et la
fermeture d’un circuit
1 - Les choix de programmation p 12 à p 13
2 - L’utilisation des ports parallèles p 13 à p 15
3 - Le programme en langage C p 15 à p 19
Conclusion p 20
Lexique p 21 à p 22
Matériel p 23
Bibliographie p 24

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Introduction
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L’idée originale de ce TIPE nous est venue d’un TP de spécialité physique
de terminale ; le but de ce TP étant de déterminer la fréquence propre d’une
corde de guitare vibrant en oscillations forcées par une étude sur un oscilloscope
à mémoire. L’étude et le contrôle des vibrations des cordes d’un instrument tel
que la guitare nous ont tout de suite parus intéressants.
Nous avons ici tenté de contrôler la vibration de deux cordes de guitare par
ordinateur ; la commande s’effectuant par l’intermédiaire d’un circuit imprimé
relié aux ports parallèles de cet ordinateur.
Les domaines abordés par notre TIPE sont assez diversifiés car il nous
permet d’étudier des phénomènes physiques mais également des montages en
électronique et de plus il possède un programme informatique créé spécialement
pour notre montage.
Nous avons tout d’abord étudié le principe physique concerné et son
application à notre projet, puis nous avons étudié les montages électroniques
possibles permettant d’atteindre cet objectif. Enfin, la réalisation du programme
commandant le tout a finalisé le travail effectué.

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I - Physique
Vibration d’une corde de guitare
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1 - Le principe des ondes stationnaires
Si l’on crée une perturbation sur une corde tendue entre deux points fixes,
on observe que l’onde sinusoïdale incidente se réfléchit. A certaines fréquences,
ces deux ondes entrent en résonance et se superposent. Ce phénomène est alors
un phénomène d’ondes stationnaires, c'est-à-dire d’ondes sans propagation. La
corde parait alors immobile à l’œil nu, partagée entre des ventres et des nœuds de
vibrations. On peut également créer ce type d’ondes sur une corde métallique
tendue entre deux points fixes en y appliquant une tension sinusoïdale de
fréquence proche de sa fréquence propre
0
f
ou de ses harmoniques
n
f
(déterminées à l’aide de la relation
0
fnfn
). La fréquence propre d’une corde
correspond à la fréquence pour laquelle elle ne forme qu’un fuseau et deux
nœuds : ses points d’attache. Pour chaque fréquence
0
fnfn
, (n supérieur ou
égal à 1) on observe n fuseaux sur la corde. La fréquence propre d’une corde
dépend de sa longueur et de sa masse ainsi que de sa tension en newton :
µ
F
L
f 2
1
0
Avec L la longueur en mètres de la corde
F sa tension en newton
µ sa masse linéique en kg/m
2- L’application à la musique
Un instrument à cordes tel que la guitare (car c’est ici l’exemple qui nous
intéresse) est constitué de cordes tendues entre deux points fixes vibrant au-
dessus d’une caisse de résonance qui amplifie ces vibrations. Les vibrations sont
alors audibles clairement par l’oreille humaine (leur intensité est grandement
augmentée par la caisse de résonance). Chaque son produit par un instrument est
constitué du mode fondamental (
0
f
) enrichi par ses harmoniques (
n
f
). C’est ce
qui différencie le son de différents instruments jouant la même note. On observe
que dans son utilisation « normale », la corde d’une guitare ne forme qu’un
fuseau visible, elle vibre, dans l’ensemble, dans son mode fondamental.
On en déduit donc qu’il est aisé d’appliquer le principe des ondes
stationnaires en excitant électriquement une des cordes métalliques de la guitare
afin de créer un son durable. Pour que ce son soit audible facilement, il faut que
la tension parcourant la corde soit d’amplitude assez forte (de l’ordre de 24V) et
surtout, il faut amplifier le signal en plaçant un aimant en U à cheval au milieu