Etude détaillée de la vitesse du son avec la console ESAO

Travaux pratiques / Acoustique
Etude détaillée de la vitesse du son avec la console ESAO® Primo
La vitesse du son dans un gaz dépend de plusieurs facteurs : la nature du gaz, la pression et la température du gaz.
L'objectif de la mesure est de déterminer la vitesse du son dans l'air en mesurant le décalage temporel sur la réception du signal.
But de l'expérience
La vitesse du son dans un gaz dépend de plusieurs facteurs : la nature du gaz, la pression et la température du gaz.
L'objectif de la mesure est de déterminer la vitesse du son dans l'air en mesurant le décalage temporel sur la réception du signal.
Matériel utilisé
l Console
ESAO Primo
l Logiciel Atelier Scientifique Lycée Pro
l Capteur Sonomètre VTT®
l Baguettes métalliques pour synchro
l Cordons de sécurité, longueur = 100 cm (1 rouge / 1
noir)
l Règle graduée de 1 m
Relevé des mesures
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Placer un capteur sonomètre sur la console ESAO Primo. Ce capteur peut être utilisé en mode signal ou en mode intensité sonore en dB comme dans l'exemple cidessous.
Connecter 2 cordons de sécurité avec fiche banane au niveau des douilles de l'entrée de synchronisation sur le côté de la console ESAO Primo (1 dans le rouge et
1 dans le noir).
Relier les baguettes métalliques à l'extrémité des fils banane pour créer un "clap" sonore.
Lancer le module généraliste de l'Atelier scientifique Lycée Pro
Faire glisser le capteur Sonomètre en ordonnée et la montre en abscisse
Cliquer sur la montre en abscisse
Indiquer une mesure sur 10 ms
Entrer 1001 points
Cliquer sur l'onglet Synchronisation
Cocher la case Synchronisation
Sélectionner la voie Entrée synchro
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Indiquer le sens décroissant
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Cliquer sur le feu vert puis sur Lancer, la console se met en attente de synchronisation
Taper les 2 baguettes entre elles, ce qui crée un court circuit qui génère alors une baisse de la tension au niveau de l'entrée de synchronisation de 5 à 0 V
impliquant un déclenchement de la mesure.
Enregistrer le fichier sous le nom "Décalage temporel.lab"
Sur le graphique, faire un clic droit et sélectionner l'outil Pointeur
Placer le curseur sur le point de la courbe pour lequel le signal augmente brutalement, ce qui signifie que le signal sonore commence à être reçu par le capteur.
Dans la barre d'état s'affiche le décalage temporel t à l'origine de la courbe initiale
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Ouvrir un nouveau fichier "Vitesse du son.lab"
Créer deux grandeurs Décalage (s) et Distance (m) < LI > Noter les valeurs du premier point
Déplacer le clap d'une distance connue
Ouvrir le fichier "Décalage temporel.lab"
Cliquer sur le feu vert puis sur le bouton "Ajouter une nouvelle acquisition" et sur Lancer
Enregistrer le fichier
Relever à l'aide de l'outil Pointeur le début de la détection du son par le microphone.
Ouvrir le fichier "Vitesse du son.lab"
Noter dans le tableau les valeurs de ce nouveau point
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Répéter jusqu'à obtenir au minimum 4 points sur la courbe Distance(Décalage temporel)
Cliquer sur le menu Affichage > Modélisation
Modéliser la courbe Distance en entrant dans le champ Distance m= l'équation v*Décalage
Cliquer sur le coche vert
Cocher la case v
Cliquer sur Modéliser
Noter la vitesse v (en m/s) modélisée
Relever la température ambiante
Comparer avec la relation empirique suivante : vair = (331,5 + 0,6 θ) m/s où θ est la température ambiante en °C. Conclusion
Les ondes sonores se propagent dans l'air à une vitesse constante mesurable par le décalage temporel entre l'émission et la réception du signal.
Articles concernés
Règle en plastique pour tableau - Réf. 343 011 84
Cordons de sécurité à fiches bananes L 100 cm Ø 4 mm rouge noir
Capteur sonomètre VTT® - Réf. 472 021 84
Console Primo - Réf. 451 038 84
Clap sonore synchro - Réf. 453 127 84
Logiciel Atelier Scientifique Lycée Professionnel (version établissement) - Réf. 000 587 84