Annexes

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Document 1 : diagramme de rayonnement de l’émetteur
Une autre cause de la diminution de l’intensité est liée au diagramme de rayonnement d’un émetteur. Sa forme
est la suivante :
= 10°
= 40°
L’onde ultrasonore émise par l’émetteur a la forme d’un lobe principal et de lobes secondaires. Ainsi l’intensité de
l’onde émise par la source dépend de l’angle que fait la direction de propagation avec l’axe de référence normal
à la surface de l’émetteur.
Document 2 : la stroboscopie
La stroboscopie est une méthode permettant de décomposer un mouvement en le réalisant dans le noir, et en
l’éclairant par des flashes de lumière émis à des intervalles de temps réguliers et connus. Cette méthode se fait à
l'aide d'un stroboscope. Pour comprendre l'effet stroboscopique, observez les images suivantes obtenues par
stroboscopie :
Un stroboscope est un instrument de laboratoire, également utilisé à des fins ludiques dans le monde du spectacle.
Il n'est ni plus ni moins qu'un appareil qui émet des flashes à fréquence réglable. La fréquence du stroboscope est
le nombre d'éclairs émis par seconde (éclairs/s). Il permet ainsi d'observer des phénomènes périodiques à
fréquence trop élevée pour l'œil car il n'en perçoit pas la discontinuité.
Principe de la stroboscopie : pour visualiser le mouvement périodique de période T (ou de fréquence f = 1/T) de la
corde, un stroboscope l’éclaire par une suite de flashs lumineux très brefs et périodiques de période TF (ou de
fréquence fF = 1/TF) réglable. On substitue ainsi au mouvement réel de la corde un mouvement apparent dont les
caractéristiques dépendent de T et TF.
La persistance rétinienne est une particularité du fonctionnement de l’œil (et du cerveau) qui nous donne l’illusion
du mouvement lorsque l’on regarde un dessin animé par exemple : l’ensemble œil-cerveau parvient à créer une
continuité à partir d’une suite d’images dans le temps. Les cellules de la rétine gardent en mémoire une image
pendant environ un dixième de seconde après son apparition. Si on fait défiler très rapidement une séquence
d’images, au rythme de 24 par seconde (dans le cas du cinéma ou de la télévision), l’œil a en permanence en
mémoire les images et ne peut distinguer deux images successives : il superpose à l’image déjà vue l’image que
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l’on est en train de voir. Ceci correspond à une fréquence d’image de 24 Hz, mais dès 20 Hz, on peut considérer
que le cerveau suit le défilement des images en continuité.
persistance
rétinienne
fréquence de rotation >> 20 Hz
image enregistrée par le cerveau
cerveau
Considérons les 4 cas suivants qui prennent en compte de façon schématique diverses situations de la corde :
temps
flash
obscurité
(1)
(2)
(3)
(4)
1. Une seule corde immobile : (1)
Si TF = n T (ou fF = f / n), n étant un nombre entier, la tache fait n tours complets entre deux flashs successifs ;
comme elle apparaît dans la même position, la corde semble immobile. Dans le cas de la figure : n = 1.
2. Plusieurs cordes immobiles : (2)
Si TF = T / n (ou fF = n f), n étant un nombre entier, la tache fait 1 / n de tour entre deux flashs successifs ; à cause
de la persistance rétinienne, l’œil la voit en même temps dans les n différentes positions où les éclairs la
surprennent : il a donc l’illusion de voir n taches immobiles régulièrement distribuées. Dans le cas de la figure : n
= 2.
3. Mouvement apparent ralenti : (3) et (4)
L’œil peut suivre le mouvement de la tache dont la fréquence de rotation est très inférieure à 20 Hz. Supposons
que la valeur de la période TF soit différente mais voisine de n T. On voit alors une tache unique tourner lentement
d’un mouvement uniforme dont le sens est celui du mouvement réel si T F > n T (4) ou le sens inverse si TF < n T
(3).