Ça grince ou ça chante? par Cyprien Gay La Recherche – La physique en 18 mots-clés TEXTE et TEST 2 Ça grince ou ça chante ? JEUX Ça grince ou ça chante ? Cyprien Gay 1. Une porte qui grince ou un rouleau de ruban adhésif que l’on déroule un peu vite recèlent un mouvement oscillant, puisque nous entendons un son. D’où provient-il ? Le mouvement imposé globalement à la porte via la poignée, ou au ruban adhésif à son extrémité, est bien continu, mais il s’effectue localement par saccades : le système bascule en permanence entre un état bloqué et un état de mouvement. Les physiciens parlent de « stick-slip » (immobilité-glissement ), ou parfois de « broutement. » 2. LORSQUE LE GOND EST BLOQUÉ, l’élasticité de la porte lui permet de pivoter pendant qu’augmentent les forces qui s’exercent dans le gond. Au-delà d’une certaine force, le gond pivote. De même, le ruban adhésif se décolle très vite ou au contraire très lentement, par un mécanisme différent, selon la force exercée et la vitesse. Pendant le décollement lent, l’élasticité de la main et celle du ruban lui-même laissent à la force le temps d’augmenter pour basculer vers un décollement rapide qui fait alors chuter la force. 3. La durée d’immobilité du gond ou de décollement lent du ruban dépend de la vitesse d’entraînement, ainsi que de l’élasticité du système : plus le système est déformable, plus il faut l’étirer pour atteindre la force requise ; et plus la plus vitesse est lente, plus il faut de temps pour obtenir cet étirement. Ainsi, le grincement de la porte est d’autant plus grave si on la manipule lentement. De même, un ruban adhésif est d’autant plus mou qu’il est plus long, comme un ressort ou un élastique ; c’est pourquoi le son qu’il produit, descend dans les graves à mesure qu’on le déroule. 4. POUR LA PORTE OU L’ADHÉSIF, la fréquence du mouvement de stick-slip peut varier. En effet, comme le mouvement rapide (slip) est très court (courbe 1 sur la figure cidessus), la période globale du stick-slip diffère à peine de la période d’immobilité (stick), qui peut varier. Dans d’autres situations, c’est au contraire la période de glissement (slip) qui est de loin la plus longue (courbe 2) et qui correspond donc à la fréquence de stickslip. Celle-ci coïncide alors avec la fréquence de résonance du système, qui ne dépend que de son inertie et de son élasticité. Elle ne varie donc plus avec la vitesse 28/09/2016 3 Ça grince ou ça chante ? d’entraînement. C’est ainsi que la hauteur du son du violon ne dépend pas de la force exercée par l’archet ou de sa vitesse. C’est pourtant bel et bien un mouvement de stickslip. L’archet entraîne avec lui la corde latéralement (stick). Lorsque la force est trop élevée, la corde glisse sous l’archet (slip). Le frottement est alors bien moindre. La corde fait une oscillation et revient bientôt à la même vitesse que l’archet. Le frottement, à nouveau important, permet à l’archet d’entraîner la corde et tout recommence. La fréquence de résonance de la corde est ajustée par la position du doigt sur le manche, qui fixe sa longueur utile. Le convive exercé sait extraire un très beau son du verre à la fin du dîner, en frottant le bord avec son doigt mouillé. Il s’agit aussi d’un phénomène de stickslip. Ressemble-t-il à celui de la porte, de l’adhésif ou du violon ? Et, pourquoi parmi ces divers sons provenant d’un stick-slip certains sont-ils grinçants et d’autres musicaux ? Solution : Pour tester si le son produit par le verre est plus proche de l’adhésif ou du violon, il suffit de remplir le verre. Ce faisant, on ajuste la hauteur du son. Mais celle-ci ne change pas quand le doigt frotte plus vite ou plus fort : le mécanisme est donc similaire à celui du violon. Pour le verre ou le violon, la période d’immobilité (stick) perturbe peu l’oscillation (courbe 2) et le son est harmonieux. Au contraire, les intervalles de temps du stick-slip ne sont pas parfaitement réguliers, car le frottement peut dépendre de la position de la porte. On n’entend donc pas une fréquence proprement dite et le résultat est disharmonieux. de : La Recherche Hors -série Physique , La Physique en 18 mots-clés (septembre 2005) Lexique : broutement : du verbe brouter it. brucare ; pivoter = tourner ; gond (m.) : pièce sur laquelle pivote la porte ; mou : forme masculine de molle. 28/09/2016 4 Ça grince ou ça chante ? TEST 1er Paragraphe Transformer chacune des questions suivantes en y insérant Est-ce que : Ça grince ou ça chante ? (grincer - chanter) ________________________________________________________________________ D’où provient-il ? (provenir) ________________________________________________________________________ Trouver dans ce paragraphe un mot opposé pour : Mouvement : ________________________ Transformer le verbe en le conjuguant , dans la phrase proposée : La porte grince : (grincer) : Nous _______________________ des dents ! On déroule le ruban : (dérouler) : Nous ___________________ le ruban. D’où provient-il ? (provenir) : D’où _________________ - nous ? Le mouvement s’effectue par saccades (s’effectuer) : (effectuer) : Nous _________________ des versements d’argent . Le système bascule en permanence : (basculer) Nous _________________ dans l’incertitude ! Les physiciens parlent de « stick-slip » : (parler) : Nous _________________ d’autre chose. Compléter : Si j’essaie de jouer du violon je peux ou simplement faire du _______________ ou émettre des _____________ harmonieux. 28/09/2016 5 Ça grince ou ça chante ? 2e paragraphe Introduire dans ce paragraphe , sans supprimer aucun mot, ni l’ordre des mots existants, les mots suivants (la variation de la ponctuation est autorisée) : C’est…..qui…, que retranscrire les parties transformées ci-dessous : _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ substituer à un mot ou expression de ce même paragraphe la locution : lorsque ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ substituer à un autre mot ou expression la locution : à cause de ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ 3e paragraphe Transformer au conditionnel présent les verbes soulignés et au temps qui convient le verbe manipuler : 3. La durée d’immobilité du gond ou de décollement lent du ruban (1) dépend de la vitesse d’entraînement, ainsi que de l’élasticité du système : plus le système (2) est déformable, plus (3) il faut l’étirer pour atteindre la force requise ; et plus la plus vitesse (2) est lente, plus (3) il faut de temps pour obtenir cet étirement. Ainsi, le grincement de la porte (2) est d’autant plus grave si on la (4) manipuler (conjuguer au temps qui convient) lentement. De même, un ruban adhésif est d’autant plus mou qu’il est plus long, comme un ressort ou un élastique ; c’est pourquoi le son qu’il produit, descend dans les graves à mesure qu’on le déroule. (1) ____________________________________________________________________ (2) _____________________________________________________________________ (3) _____________________________________________________________________ (2) _____________________________________________________________________ 28/09/2016 6 Ça grince ou ça chante ? (3) _____________________________________________________________________ (2) _____________________________________________________________________ (4) _____________________________________________________________________ 4e paragraphe Réécrire en substituant un autre mot au mot souligné : « En effet, comme le mouvement rapide (slip) est très court , la période globale du stickslip diffère à peine de la période d’immobilité » ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ " Celle-ci coïncide alors avec la fréquence de résonance du système, qui ne dépend que de son inertie et de son élasticité.» ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ « Le convive exercé sait extraire un très beau son du verre à la fin du dîner, » _______________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ Relever dans ce paragraphe : Une expression de l’infériorité : ______________________________________________ Une expression de la supériorité : ____________________________________________ Une expression de l’égalité : _________________________________________________ 28/09/2016 7 Ça grince ou ça chante ? Donner le genre du mot souligné : « L’archet entraîne avec lui la corde latéralement (stick). » archet : Masculin □ féminin □ Quel(s) mot(s) vous l’indique(nt) ? ___________ _____________ « La fréquence de résonance de la corde est ajustée par la position du doigt sur le manche » fréquence : Masculin □ féminin □ Quel(s) mot(s) vous l’indique(nt) ? ___________ _____________ doigt : Masculin □ féminin □ Quel(s) mot(s) vous l’indique(nt) ? ___________ _____________ ___________________________ Questions générales Qu’est-ce qu’un archet ? __________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ Qu’est-ce que le stick-slip ? ____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ En acoustique l’unité de l’intensité des sons est _________________ . 28/09/2016 8 Ça grince ou ça chante ? Observez Phrases à compléter : le système bascule en permanence ___________ un état bloqué et un état de mouvement. De même, le ruban adhésif se décolle très vite ou au contraire _________ lentement, ___________ un mécanisme différent, selon la force exercée et la vitesse. La durée d’immobilité du gond ou de décollement lent du ruban dépend ___________ vitesse d’entraînement, ______________ que de l’élasticité du système : plus le système est déformable, plus il faut l’étirer pour atteindre la force requise ; et plus la plus vitesse est lente, plus il faut de temps pour obtenir cet étirement. Ainsi, le grincement de la porte est d’autant plus grave si on la manipule lentement. De même, un ruban adhésif est ________________ plus mou qu’il est plus long, comme un ressort ou un élastique ; _____________ pourquoi le son qu’il produit, descend dans les graves à mesure ______’on le déroule. En effet, (cause) __________ le mouvement rapide (slip) est très court (courbe 1 sur la figure ci-dessus), la période globale du stick-slip diffère à peine de la période d’immobilité (stick), qui peut varier. Le frottement est alors bien moindre. La corde fait une oscillation et revient bientôt à la ____________ vitesse que l’archet. Il s’agit aussi d’un phénomène de stick-slip. Ressemble-t-il à celui de la porte, de l’adhésif ou du violon ? parmi ces divers sons provenant d’un stick-slip certains sont-ils grinçants et d’autres musicaux… _____________ 28/09/2016 9 Ça grince ou ça chante ? Observations n°1 : orthographe et phonétique Recèle appelle Achète diffère Observations n°2 : désinences verbales (premier groupe) S’effectue Varie Observations n°3 : désinences verbales il s’agit de il faut ça grince ou ça chante ? 28/09/2016 Varier