Le son est une onde

ALMAIRAC
Pierre
ESCOLANO
Jérémy
FARGIER
Lauriane
Le son est une onde :
 C’est à dire une perturbation qui engendre une propagation dans le milieu
matériel à travers lequel il se propage
 Ce milieu peut être :
- Solide
- Liquide
- Gazeux
 L’onde compresse la matière sous forme d’énergie pour se propager.
EXPERIENCE de la cloche vide
Et l’être humain dans tout ça ?
• L’oreille d’humain ne peut
entendre les sons qui vont
d’une fréquence comprise entre
20 Hz et 20 000 Hz.
Que se passe-t-il pour l’oreille ?
Notre tympan vibre,
et notre cerveau
interprète ces
vibrations.
Première mesure de la vitesse du son :
1708, William Derham (révérend et
scientifique Britannique.
 Depuis un clocher, il observe le tir d’un canon situé à 19 Km.
 Il mesure le temps que met le bruit pour parvenir à ses oreilles.
 Il calcule ainsi la vitesse du son.
Charles Sturm et Daniel Colladon
(mathématicien français)
–
( physicien suisse)
Charles Sturm et Daniel Colladon
(mathématicien français)
–
( physicien suisse)
A l’aide d’une cloche et d’un tube permettant
d’entendre le son sous l’eau, ils arrivent à déterminer
la vitesse du son dans l’eau :
VAUTIER calcule la vitesse du son ‘’OFFICIELLE ‘’
Calculer la vitesse du son…
Oui mais comment ?
Le son est une onde :
Fréquence f
Vitesse
longueur d’onde λ
Ainsi :
C=λ.f
On utilisera plutôt :
Vitesse
Distance
Temps
Le son dans l’air…
Que ce passe-t-il ?
La vitesse du son dans l’air dépend :
De la température
De la pression
De l’humidité
Les molécules s’entrechoquent
pour faire progresser l’onde sonore
AINSI:
En résumé, dans les gaz :
La vitesse du son dans les gaz (parfaits) dépend de :
- coefficient isentropique κ (kappa)
- la densité ρ
- la pression p du gaz
Mais peut être aussi calculé grâce à :
- la constance spécifique du gaz R
- La température T (en kelvin)
Par exemple, pour l’air :
κ = 1.4, Rs = 287 J/kg/K et T = 293°K (soit 20°C)
C(à 20°) = 343 m/s
Pour info :
- 0°C, la vitesse est de c = 331 m/s
-100°C la vitesse est de c = 386 m/s
Un avion franchi le mur du son lorsque :
Sa vitesse est supérieure à celle des ondes sonores
Explications :
En
transsonique,
il sel’avion
déplace
la même
vitesse
que
qu’il
Envitesse
vitesse
vitesse
subsonique,
supersonique,
l’avion
provoque
seàdéplace
des ondes
plus
vite
qui
que
seles
propagent
lesondes
ondes
qu’il
en produit
avant
émet
On entend alors un :
Et le son dans les matériaux ?
Par exemple :
Pouquoi les indiens posent-t-il leur oreille sur le rail du train ?
Le son et les materiaux
• Les différents matériaux peuvent avoir
des capacités d’absorption ou de
réflexion vis-à-vis des ondes sonores.
Ici, on retiendra seulement que :
Plus un matériau est dense,
plus la vitesse du son est importante
• Deux expériences prévus :
 Expérience dans la fac
 Expérience pensée (mais non réalisée
malgré un plus grand intérêt)
EXPERIENCE FAITE A LA FAC
Incertitude
V = d/t +ΔV
ΔV = | v / d | x d+| v /t | x t
= | 1/t x d | + |-1/t² x d| x t
Distance connue
EXPERIENCE FAITE A LA FAC
V = d/t +ΔV
ΔV = | v / d | x d+| v /t | x t
= | 1/t x d | + |-1/t² x d| x t
d = 1 m
t = 0,01 s
Erreur de la montre
Malheureusement, sur de courtes distances, on ne peut pas considérer
le temps de réaction de l’homme.
Distance connue
EXPERIENCE FAITE A LA FAC
Nos mesures :
Sur une distance de 150 m : 0.42s , 0.47s , 0.45s , 0.43s
Moyenne de nos valeurs : 0.44s
Sur une distance de 250 m : 0.71s , 0.73s , 0.74s , 0.73s
Moyenne de nos valeurs : 0.73s
Distance connue
EXPERIENCE FAITE A LA FAC
Pour 150 m :
ΔV = | 1/t x d | + |-1/t² x d| x t
ΔV = | 1/0.44 x 1 | + |-1/0.44² x 150| x 0.01
ΔV = 5.48
V = 150/0.44
V = 341 +- 5.48 m.s-1
EXPERIENCE FAITE A LA FAC
Pour 250 m :
ΔV = | 1/t x d | + |-1/t² x d| x t
ΔV = | 1/0.73 x 1 | + |-1/0.73² x 250| x 0.01
ΔV = 3.32
V = 250/0.73
V = 342
-1
- 3.32 m.s
+
Conclusion de notre expérience
Les valeurs trouvées sont acceptables.
Nous n’avons pas pris en compte les paramètres tels que :
le vent, l’humidité de l’air, la pression atmosphérique,
et le temps de réaction de l’homme…
PROTOCOLE DE NOTRE EXPERIENCE
Intérêts
:
- Possibilités de mesurer le son dans d’autres gaz
- Précision plus importante grâce a l’oscilloscope