DM 1 Signaux physiques Pour le vendredi 19 septembre 2014
TSI 1 Lycée Louis Vincent Metz
Devoir à la Maison n°1
Lisez la fiche méthode DM avant de commencer ce devoir.
Toutes les réponses doivent être soigneusement justifiées.
A propos des ondes sonores
Les ondes sonores et ultrasonores sont très largement employées dans les systèmes de mesure. Nous
nous proposons dans ce devoir d’étudier quelques propriétés et applications de ces ondes.
1. Questions préliminaires
1.1. A quelle famille de signaux appartient le son ? Par quelles grandeurs physiques est-il
caractérisé ?
1.2. L’onde ultrasonore est-elle une onde longitudinale ou transversale ?
1.3. La vitesse du son dans un gaz est donnée par la relation
où cS est une vitesse,
γ est un facteur multiplicatif adimensionné, R la constante des gaz parfaits et T la
température (dimension θ) . Déterminer la dimension de R.
1.4. La vitesse du son dans un liquide est donnée par la relation
où cS est une
vitesse, χ est le coefficient de compressibilité du liquide et ρ sa masse volumique.
Déterminer la dimension de χ.
2. Le radar de recul
Le radar de recul d’un véhicule est
simplement un dispositif émetteur –
récepteur d'ondes ultrasonores qui
permet de connaître la distance
séparant le véhicule d’un obstacle.
(Aussi appelé Télémètre à Ultrasons)
L'onde émise est une salve de sinusoïde
de fréquence f = 40 kHz.
Elle est envoyée par l'émetteur, réfléchie par l’obstacle et revient au récepteur.
2.1. Sachant que la célérité du son dans l’air est cair = 340 m.s-1, déterminer la longueur d’onde
du signal dans l’air.
Mr K a fabriqué lui-même son radar de
recul. A l’aide d’un oscilloscope
embarqué, il visualise le signal ci-
contre.
La voie 1 est branchée sur l'émetteur et
la voie 2 et branchée sur le récepteur.
2.2. Expliquer le décalage entre les
deux courbes.
2.3. Donner en justifiant, la relation
liant D, cair et τ, le décalage
temporel entre les deux courbes.
2.4. Sachant que le calibre est 0,5
ms.div-1, calculer la distance D
séparant le véhicule de
l’obstacle.