TP de Physique 2014-2015 Classe de Terminale S2

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TP de Physique 2014-2015
Classe de Terminale S2

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TP Physique n°1 : Ondes & Célérité
vendredi 5 septembre 2014
On se propose d’étudier la vitesse de propagation d’une onde progressive sur différents
supports. On appelle onde progressive la propagation d’une perturbation dans un milieu.
Programme officiel :
 définir une onde progressive à une dimension
 Connaître et exploiter la relation entre retard, distance vitesse de propagation
(célérité)
 Pratiquer une démarche expérimentale visant à étudier qualitativement et
quantitativement un phénomène de propagation d’une onde.
1. Vague sur l’eau
On se propose de calculer la propagation d’une perturbation que l’on crée dans un tube
rempli au tiers par une solution de permanganate de potassium (pour la colorer). Pour
calculer la célérité d’une onde, on utilise la
formule : c= MM’/où  (en s) est le temps mis par
l’onde pour passer du point M au point M’ dont la
distance est exprimée en mètres.
2. Echelle de perroquet
Une échelle de perroquet est constituée d’une lame
élastique verticale tendue sur laquelle sont fixés
des barreaux horizontaux, tous identiques. Comme précédemment, on déplace une petite
barre pour créer une perturbation.
3. Perturbation sur la corde
Dans quelle direction s’est faite la propagation ? Et dans
quel sens ? La propagation est horizontale vers les
fenêtres mais la perturbation est horizontale vers le fond
de la pièce.
Y a-t-il déplacement des « morceaux » de corde ? Y a-t-il
transport de morceaux de corde ? Non il n’y a pas de
déplacement de matière. Le morceau de corde qui était
en un endroit avant reste à la même place après le
passage de la perturbation.

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4. Ressort à boudin
On imprime un petit déplacement transverse qui va se
répercuter le long du ressort à boudin. Il existe deux
modes de propagation suivant que l’on perturbe en
compressant ou en déplaçant perpendiculairement le
ressort. La célérité de l’onde ne sera alors pas la même.
On appelle onde progressive transversale une onde dont
la perturbation est perpendiculaire à la direction de
propagation. On appelle onde progressive longitudinale
une onde dont la perturbation est dans la même
direction que la propagation (comme le son).
5. Célérité du son par Latis Pro
On génère un ensemble de salves (signal rouge) dans le domaine des ultrasons. Le signal se
propage de l’émetteur au récepteur (sur la photo de droite à gauche) pour donner ensuite
un signal bleu avec un certain retard t.
0 cm
5 cm
10 cm
15 cm
20 cm
0 s
260 s
400 s
611 s
770 s
Calcul du coefficient directeur
La valeur attendue était de 343 m/s : c’est la vitesse de propagation des ondes sonores.

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Expériences
Milieu
Type onde
célérité
Tube
eau
transversale
c=0,31 m.s-1
Perroquet
acier élastique
transversale
c=0,49 m.s-1
Latis salve sonore
air
longitudinale
c= 343 m.s-1
Corde
Tissu, fibres
transversale
c = 50 m.s-1
Boudin
Fer 10 m
transversale
c =14,5 m.s-1
Conclusion
Pour l’épreuve du baccalauréat, vous devez savoir faire :
 Un calcul de célérité avec les bonnes unités (mètre et seconde)
 Calculer un coefficient directeur expérimental
 Une estimation de l’ordre de grandeur de la valeur mesurée.

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TP Physique n°2 : Spectres
vendredi 12 septembre 2014
On se propose de décomposer le son en signaux de fréquences multiples entre elles. Cette
décomposition permet d’expliquer les différence de son des instruments pour une note
donnée.
Programme officiel :
 Analyse spectrale. Hauteur et timbre.
 Réaliser l’analyse spectrale d’un son musical et l’exploiter pour en caractériser la
hauteur et le timbre.
6. Hauteur d’un son : le la3 ou A4
La hauteur d’un son est une sensation physiologique. Elle désigne la fréquence, en Hertz
(Hz), d’un son. Un son est grave si sa fréquence est faible ; il est aigu si sa fréquence est
élevée.
Un son est dit pur lorsque l’onde est parfaitement sinusoïdale. Il s’agit du son le plus simple
qui puisse exister.
Prendre le diapason et visualiser le spectre du son grâce au logiciel Latis Pro.
Sous Audacity :
 Cliquez sur le “ rond rouge ” pour enregistrer et le “ carré orange ” pour arrêter
l’enregistrement.
 Pour sélectionner une partie de la bande son, utiliser l’icône : (surligne en gris foncé
la partie sélectionnée)
 Pour réaliser le spectre du son en fréquence, choisir : “ Analyse ” puis “ tracer le
spectre… ” puis dans la partie “ taille ”, choisir “ 4 096 ”.
 Le ou les pics apparaissent. Pour connaître la valeur de la fréquence correspondante,
placer votre souris à proximité puis, en bas de la fenêtre s’affiche.
7. Timbre d’un son
Le timbre d’un son est en quelque sorte la « couleur » propre de ce son. C’est lui qui nous
permet, physiologiquement, de faire la différence entre deux instruments jouant la même
note. Le timbre d’un son est la propriété liée à cette différence. Il dépend du spectre du son.