TP Célérité d’une onde sonoreCélérité d’une onde sonore

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TP 15 Célérité d’une onde sonore Célérité d’une onde sonore

Objectif

Objectif de la séance :de la séance :

- Mesurer la vitesse de propagation du son dans l’air.

omment mesurer la célérité du son dans l air

C ’ ?

1

^ÈRE

PARTIE : REC ERC E D’UN PR T C LE H H O O O

 Hypothèse(s) : quelle réponse (en la justifiant) donneriez-vous à la question posée ?

 Schématisez votre (vos) expérience (s)Schématisez votre (vos) expérience (s) :: Dessinez l’expérience que vous allez réaliser pour vérifier votre hypothèse

 Liste du matérielListe du matériel : : Donnez une liste du matériel nécessaire pou la réalisation de votre expérience

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Microphone 2 Microphone 1

Voie CH1

Voie CH2 Réglet

2^ND PARTIE :MESURE DE LA VITESSE D’UNE NDE S N RE DANS L’AIR O O O Principe :

 Deux microphones sont séparés d’une distance d = 2 m et orientés dans la même direction.

 Ces deux microphones sont reliés à une console d’acquisition, elle-même reliée à un ordinateur.

 Un son est produit devant le 1^er microphone, à l’aide de deux plaquettes de bois (voir dessin ci-dessus).

 Le signal reçu par chacun des microphones est enregistré par la console d’acquisition et récupéré sur l’ordinateur.

Dispositif expérimental :

Protocole expérimental :

 Réaliser le montage expérimental ci-dessus ;

Placer le microphone 1 à 2 m du microphone 2 (d = 2 m) ;

 Faire l’acquisition des signaux reçus par les deux microphones après avoir émis un son avec les deux planches de

bois (suivre les instructions données par le professeur) ;

 Mesurer le décalage temporel Δt entre les deux signaux :

Microphone 1 : courbe rouge Microphone 2 : courbe bleue

 Renouveler ces mesures pour une distance d = 40 cm, d = 60 cm, d = 80 cm ;

 Pour chaque mesure, compléter le tableau ci-dessous.

d (en m) 2,00 1,80 1,50 1,00

Δt (en s)

Exploitation des mesures Exploitation des mesures : :

À l’aide d’un tableur-grapheur, représentez la courbe d en fonction de Δt.

2

Vers le port USB de l’ordinateur

Câble USB

d

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On observe sur la courbe d’acquisition, un décalage entre les deux signaux. Le 2^ème microphone a reçu le son avec un retard (noté  ou t), correspondant au temps nécessaire au signal sonore pour parcourir la distance d. Il s’agit de mesure ce décalage temporel et d’en déduire la vitesse de propagation du son dans l’air (voir partie compte-rendu).

Nom : Prénom : Classe : Date :

COMPTE-RENDU COMPTE-RENDU

La vitesse du son est donnée par la relation :

 d v Δt

Le compte rendu (au verso de cette feuille) devra comporter :

1. Dispositif expérimental

 Un schéma légendé du montage expérimental.

 Un exemplaire de l’enregistrement (à joindre au compte rendu).

2. Exploitation des enregistrements

 Relevé du retard Δt entre le signal reçu par le microphone 1 et celui reçu par le microphone 2 (obtenu avec l’outil avec l’outil « réticule » dans le logiciel Logger Pro).

Δt =

 Calcul de la vitesse de propagation du son dans l’air : v =

 Calcul de l’écart relatif, en utilisant l’expression ci-dessous :

 =

|

Valeur expérimentale−Valeur théorique

Valeur théorique

|

(à exprimer en %)

 Un commentaire sur la valeur obtenue et des hypothèses permettant d’expliquer la différence entre la valeur théorique et la valeur expérimentale (quelles sont les sources d’erreurs possibles).

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3. Conclusion

 Réponse à la question du début de l’activité.

4

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FICHE TP n°15 – Célérité d’une onde sonore FICHE TP n°15 – Célérité d’une onde sonore

THEME DOMAINE

Ondes et signaux Émission et perception d’un son

Objectif

 Mesurer la vitesse (célérité) d’un signal sonore.

Type d’activité : activité expérimentale Conditions de mise en œuvre : 1,5 h.

Pré-requis :

- Période et fréquence d’un signal périodique ; - Utilisation de la console LabQuest.

NOTIONS ET CONTENUS CAPACITÉS EXIGIBLES

Activités expérimentales support de la formation

Vitesse de propagation d’un signal sonore.

Citer une valeur approchée de la vitesse de propagation d’un signal sonore dans l’air et la comparer à d’autres valeurs de vitesses couramment rencontrées.

Mesurer la vitesse d’un signal sonore.

Compétences transversales :

- Présenter la démarche suivie, les résultats obtenus, communiquer à l’aide d’un langage adapté.

- Réaliser des mesures (longueurs, durées, …), calculer des valeurs (période fréquence, …) en utilisant différentes unités.

- Travailler en équipe.

Matériel (par table) :

- 1 console LabQuest + 2 microphones montés sur support ;

- 1 ordinateur équipé de LoggerPro - 1 règle graduée de 2 m ou équivalent

Matériel (Bureau professeur) :

- 1 exemplaire du matériel élève - Ordinateur + vidéoprojecteur

- Expérience de comparaison de la célérité des ultrasons dans l’air et dans l’eau.

Déroulement de la séance :

 Distribuer, dans un premier temps, la première feuille aux élèves.

 Construire la séance de TP avec les propositions des élèves en les amenant à réaliser le dispositif expérimental de la page 2.

 Si les élèves n’arrivent pas à faire une proposition satisfaisante, leur distribuer la page 2.