Sl 2 : Propagation du son

P CORMERAIS Vitesse du son LP ROMPSAY
Page 1 sur 8
SL 2
1 BAC PROFESSIONNELLE
COMMENT UN SON SE PROPAGE T-IL ?
I LE SON SE PROPAGE T-IL DANS N’IMPORTE QUEL MILIEU ?
À l’aide du document, complétez le texte suivant.
a) Un son ne se propage pas dans le ……….., la présence d’un ………… ………… est indispensable à la
transmission des sons.
b) Autour d’un ……………….. sonore, les ……………………. présentes dans l’air entrent en vibration ; au cours de
ce mouvement, elles viennent heurter leurs voisines, qui se mettent également à ………………….
L’onde sonore ainsi créée se propage dans toutes les ………………….
Les vibrations des molécules engendrent des variations de …………………...
c) Lorsqu’elles nous parviennent à l’oreille, les vibrations du ………………sont transformées par l’oreille interne en
influx nerveux (énergie électrique) qui sera transmis au cerveau par l’intermédiaire du nerf auditif.
L’oreille est un …………….. sonore.
•Un réveil est placé sous une cloche à vide en verre. Lorsque le réveil sonne, la sonnerie est perceptible
à l’extérieur de la cloche, le verre et l’air transmettent les sons.
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.
•Tant que le réveil sonne, les cloches vibrent. À 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 variations 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.

P CORMERAIS Vitesse du son LP ROMPSAY
Page 2 sur 8
II MESURER UNE LONGUEUR D’ONDE
Matériel
MODE OPÉRATOIR
1. Placez la graduation « 0 » de la règle à la hauteur du haut parleur.
2. Reliez les microphones à leur système d’amplification, puis
aux voies 1 et 2 de l’oscilloscope.
3. Réglez la base de temps de l’oscilloscope sur 0,2 ms/division.
4. Réglez le générateur de fonctions pour qu’il délivre un
signal sinusoïdal de fréquence 1 000 Hz.
5. Placez les deux microphones A et B à une distance d1 = 20 cm du haut-parleur.
6. Sur l’écran de l’oscilloscope, les deux sinusoïdes sont en phase.
Distance entre deux crêtes :…….…. divisions.
T = …………. = ………… ms; T = ……………… s.
7. Éloignez le microphone B du haut-parleur, les deux sinusoïdes se décalent,
puis sont à nouveau en phase.
8. Notez la distance d2 entre le haut-parleur et le microphone B.
d2 = …………………
9. Calculez la distance d2 – d1. d2 – d1 = ………………..
OBSERVATION
• Les deux micros sont à égale distance du haut-parleur, les sinusoïdes sont en …………...
• La plus petite distance séparant deux positions successives du microphone pour lesquelles les signaux sont en phase
est égale à …………..
Conclusion
NCLUSION
• La plus petite distance séparant deux positions successives du microphone pour lesquelles les signaux sont en
phase est la …………………………..
• La longueur d’onde est désignée par la lettre grecque λ (lambda). λ est mesurée en m.
Pour le signal observé : λ = ………...

P CORMERAIS Vitesse du son LP ROMPSAY
Page 3 sur 8
III MESURER LA CELERITE DU SON DANS L’AIR
Réaliser le montage expérimental schématisé ci-dessous
- Régler le générateur de fonctions (GBF) : signal sinusoïdal, bouton d'amplitude à mi-course
et fréquence 2000 Hz.
- Régler l'oscilloscope, pour obtenir trois périodes au plus à l’écran.
d1
- Déplacer le microphone afin que l’amplitude du signal observé à l’oscilloscope soit maximale.
- Repérer cette position et noter la distance d1 entre le haut-parleur et le microphone.
- Déplacer à nouveau le microphone, le long de la règle graduée jusqu'à obtenir deux fois un signal d’amplitude
maximal sur l'écran de l'oscilloscope.
d2
- Relever et noter la distance d2 entre le haut-parleur et le microphone.
- Reporter ces valeurs dans la première colonne du tableau ci-dessous.
- À l'aide du GBF, faire varier la fréquence et noter pour chacune les distances d1 et d2 qui permet d'obtenir de
nouveau un signal d’amplitude maximale sur l'écran de l'oscilloscope. Compléter le tableau des valeurs f du tableau ci-
dessous :
Fréquence f (Hz)
2000
2500
3000
3500
4000
d1 (cm)
d2 (cm)
(d2- d1) (cm)
λ = 2(d2- d1) ( m )
λ  f (m/s)
d1 = …………..cm
d2 = …………..cm

P CORMERAIS Vitesse du son LP ROMPSAY
Page 4 sur 8
- Dans le repère suivant, placer les points de coordonnées ( λ ; f ) et tracer la courbe ou la droite correspondante.
- La distance λ varie t elle avec la fréquence f ? oui non
Cocher la bonne réponse.
- Les grandeurs λ et f sont elles:
- proportionnelles
- inversement proportionnelles Cocher la bonne réponse.
- indépendantes.
Le produit λ f conduit à la vitesse de propagation du son c dans l’air appelée aussi célérité. Calculer la valeur
moyenne de cette vitesse de propagation du son dans l’air .
CONCLUSION
λ
Le produit ……….……. représente la célérité du son (vitesse) dans l’air. c =…………………
La célérité du son est c = ……….….. m/s.
La célérité du son dans l’air dépend de la température de l’air.
c = ……………………m/s
v =…………….

P CORMERAIS Vitesse du son LP ROMPSAY
Page 5 sur 8
IV VÉRIFIER LA LOI DE LA RÉFLEXION D’UNE ONDE SONORE
1. Placez l’émetteur à 50 cm du centre O
du disque gradué comme indiqué sur le schéma.
2. Placez le récepteur à 50 cm du centre O du disque
gradué comme indiqué sur le schéma.
3. Reliez l’émetteur au générateur de fonctions.
4. Reliez le récepteur à la voie 1 de l’oscilloscope.
5. Allumez l’oscilloscope et réglez la base de temps sur le calibre 5 μs/ div.
6. Allumez le générateur de fréquence et réglez-le pour
qu’il délivre un signal de fréquence de 40000 Hz.
7. Placez la surface réfléchissante comme indiqué sur le schéma.
8. Réglez le calibre des tensions de manière à ce que la sinusoïde occupe environ la moitié de l’écran.
9. Faites pivoter la surface réfléchissante autour du point O pour visualiser sur l’écran de l’oscilloscope l’amplitude
maximale du signal réfléchi.
10. Tracez la position de la surface réfléchissante sur le disque gradué.
11. Tracez en O la normale à la surface réfléchissante.
12. Mesurez les angles d’incidence i et de réflexion i’.
OBSERVATION
Le récepteur reçoit le signal sonore émis par l’émetteur après que le signal se soit réfléchi sur la surface
réfléchissante.
CONCLUSION
V EXERCICES
1° Une onde sonore est émise à 4 m au dessus de la surface de l'eau. Au bout de combien de temps atteindra-t-elle le
fond de l'eau situé à 10 m de la surface ?
cair = 340 m/s ; ceau = 1500 m/s.
2° L'oscillogramme ci-dessous est
celui d'un diapason en vibration.
a) Déterminer la période et la fréquence du son émis.
Echelle 1 ms / div
b) Quelle est la longueur d'onde de ce son ?
cair = 340 m/s
i = 45 °
i’ = ……..
Pour une onde sonore, l’angle d’……………….. i et l’angle de ………….. i ‘ sont ……………...