AE 2_Propagation d’une onde sonore et ultrasonore
M.Meyniel 1/3
PROPAGATION D’UNE ONDE SONORE ET ULTRASONORE
Objectif : - Etudier qualitativement et quantitativement le phénomène de propagation d’ondes et notamment la vitesse
des ondes sonores et ultrasonores.
Les ondes sonores (ou ultrasonores) résulte d’une vibration mécanique d’un fluide (le plus souvent de l’air).
Cette perturbation se propage sous formes d’ondes grâce à la déformation élastique de ce fluide : pour le son, il s’agit
de variation de pression (compressions & dilatations) depuis la source sonore. Si l’onde se propage, les particules
d’air oscillent seulement de quelques micromètres autour d’une position stable.
Un son est dit « audible » si sa fréquence est comprise entre 20 Hz et 20 kHz ; pour les ultrasons, la fréquence
est supérieure à 20 kHz.
Du son ou de l’ultrason, quelle est l’onde la plus rapide ?
Document 1 : Etude des ondes sonores avec un « clap »
Deux microphones M1 et M2 placés l'un derrière l'autre sont reliés respectivement aux voies 1 et 2 d’un
oscilloscope à mémoire.
On produit un bref train d’onde sonore devant le premier microphone à l’aide de planchettes de bois permettant de
réaliser un bruit court et fort : le clap !
On observe les deux signaux obtenus à l’oscilloscope une fois le signal « clap » reçu.
Pour réaliser une telle acquisition, un guide « Manip CLAP » permet de régler de l’oscilloscope.
Document 2 : Etude des ondes ultrasonores avec des salves
On dispose d’un émetteur et d’un récepteur d’ultrasons reliés à un oscilloscope. L’émetteur émet des salves
d’ultrasons de fréquence fE = 40 kHz, c'est-à-dire des signaux courts séparés par des intervalles de temps réguliers.
Le récepteur capte l’onde émise. L’oscilloscope permet de visualiser ces ondes d’après les signaux électriques
détectés.
L’émetteur possède à l’intérieur, un générateur délivrant un signal de
fréquence f = 40 kHz. Brancher l’émetteur et le mettre sous tension.
Relier l’émetteur de salves à l’oscilloscope pour visualiser son signal en voie 1
et celui du récepteur à la voie 2. Décaler verticalement les signaux avec le bouton
« position verticale » afin de pouvoir les observer séparément.
Régler la sensibilité horizontale (bouton [H3]) afin d’observer sur l’écran le même
nombre de motifs que l’oscillagramme schématisé ci-contre sur la voie CH 1.
Remarque : Un des boitiers possède à la fois l’émetteur et le récepteur.
Document 3 : Les méthodes d’étude en mode « salve »
En mode « salve », il est possible d’utiliser : - la méthode de l’écho-sonore,
- deux positions successives du récepteur,
- l’émetteur et le récepteur face à face.
Travail à réaliser : * Proposer un protocole expérimental permettant de répondre à la question posée. On
justifiera l’ensemble de ses choix (matériel, mesure effectuée, méthode …).
* Une fois validé par le professeur, réaliser le travail expérimental.
Sur votre compte-rendu, décrire précisément :
- l’expérience(s) réalisée(s) en justifiant l’emploi de tel ou tel matériel,
- un schéma annoté de l’expérience,
- vos observations et résultats expérimentaux,
- votre raisonnement pour exploiter vos mesures afin de résoudre le problème exposé,
- vos conclusions.