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Novembre 2015 Page : 1 / 3 Devoir n°1 - Correction T
aleS
I. Guitare et physique 1. Expérience 1
1.1. Le mode de vibration correspondant à f1 est appelé mode fondamental.
La corde présente alors deux nœuds (à ses extrémités) et un ventre, soit un fuseau :
1.2. f1 = v
2L d’où L = v 2f1
v = 2L × f1 ; v = 2 × 642 × 10-3 × 82,4 = 106 m.s-1 1.3. f1 = 1
2L× T
µ soit f1² = 1 4L²×T
µ d’où µ = 1 4L²× T
f1² AN : µ = 1
4 × 0,642²× 110
82,4² = 9,83 × 10-3 kg.m-1. 2. Expérience 2
• Les réglages de l’oscilloscope sont : base de temps : 2 ms/div ; sensibilité verticale : 200 mV/div.
2.1. Deux périodes sont représentées par 6,9 cm sur l’oscillogramme
Or une division, soit 2 ms, est représentée par 1 cm donc 2T = 6,9 × 2 ms ; T = 6,9 ms = 6,9 × 10-3 s
2.2. Il faut calculer la fréquence f = 1
T ; f = 1
6,9 × 10-3 = 145 Hz, la corde n’est pas parfaitement accordée car la fréquence devrait être de 146,8 Hz. Il faut donc augmenter la fréquence. Si la tension T augmente, la fréquence augmente : le guitariste doit tendre davantage la corde.
3. Expérience 3
3.1. Le rapport des deux fréquences est de 440
110 = 4 qui correspond à deux octaves.
On voit que si une note a une fréquence quadruple d’une autre note, alors elles sont séparées par deux octaves. On en déduit que si une note a une fréquence double d’une autre, alors ces deux notes sont séparées en fréquence par une octave.
2T
1 cm
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3.2. Le spectre A ne contient qu’une seule fréquence, c’est un son pur: il s’agit du son émis par le diapason: son 3.
Le spectre B possède un fondamental de fréquence égale à 110 Hz : il s’agit donc du son émis par la corde 2 : son 1.
Le spectre C possède un fondamental de fréquence égale à 440 Hz: il s’agit du son émis par la corde 3 pincée au niveau de la case 5: son 2.
3.3. Un son est caractérisé par :
Sa hauteur (La hauteur d’un son est la qualité qui distingue un son aigu d’un son grave; elle est caractérisée par la fréquence du fondamental),
Par son timbre ( Le timbre est la qualité du son qui permet de distinguer deux notes de même hauteur jouées par deux instruments différents; il est caractérisé par l’amplitude relative des différents harmoniques et par les transitoires d’attaque et d’extinction du son).
Par son niveau sonore, exprimé en décibels dB. (plus le niveau sonore est élevé, plus l’oreille le perçoit comme étant fort).
Les sons 1 et 2 possèdent des hauteurs différentes. Les fréquences des fondamentaux ne sont pas les mêmes.
les sons 2 et 3 possèdent des timbres différents. Le spectre C (son 2) contient de nombreux harmoniques, contrairement au spectre A (son 3) qui n’en contient pas.
II. Comment restaurer un canon ancien ? 1. Généralités sur l’électrolyse
1.1.
1.2. A la cathode : L’apparition de la coloration rose montre la présence d’ions hydroxyde HO-(aq) 2 H2O + 2 e- H2(g) + 2 HO-(aq) ; le gaz dégagé est le dihydrogène H2.
1.3. A l’anode : La demi-réaction qui se déroule à l’anode est le dichlore Cℓ2 qui est sous forme gazeuse : 2 Cℓ-(aq) Cℓ2(g) + 2 e-
1.4. 2 H2O + 2 Cℓ-(aq) H2(g) + 2 HO-(aq) + Cℓ2(g) 2. Restauration du canon
2.1. D’après la demi-équation d’oxydation, on a n(Cℓ2) = n(e-)
2 ; on a I = Q
∆t soit I = n(e-) × F
∆t n(e-) = I × ∆t
F donc n(Cℓ2) = n(e-) 2 =
I × ∆t 2 × F
D’où V = n(Cℓ2) × VM soit V(Cℓ2) = I × ∆t × VM
2 × F 2.2. V(Cℓ2) = 7,5 × 700 × 3600 × 24,0
2 × 9,65 × 104 = 2,4 × 103 L = 2,4 m3
2.3. Le fait de restaurer le canon , en retirant la gangue a pour conséquence de le rendre à nouveau sensible à la corrosion car le fer métal va être soumis à l’oxydation en ions fer et le fer sera détruit.
+ –
Générateur 6 V
cathode de graphite anode
de graphite
I e-
Na+
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2.4. Le volume de gaz toxique (Cℓ2) est élevé. Il est indispensable de réaliser cette électrolyse sous une hotte pour collecter ce gaz toxique. De plus un pictogramme avec une tête de mort sera affiché clairement.
À la cathode, il se produit un dégagement gazeux de dihydrogène H2(g) qui est un gaz inflammable. Là encore, la hotte est indispensable. Mais il faut aussi prévoir d’indiquer clairement dans le local l’interdiction absolue de flamme nue. Un pictogramme inflammable sera affiché.
D’autre part, comme le montre la coloration rose de la phénolphtaléine, des ions hydroxyde HO–(aq) sont produits, rendant le bain d’électrolyse corrosif. Il faut prévoir le traitement de ce bain après usage, en aucun cas il ne faut le rejeter directement dans la nature. Un pictogramme corrosif sera affiché.
Enfin, l’intensité du courant électrique est très élevée et elle nécessite d’indiquer ce risque électrique dans le local.
En conclusion, la restauration du canon ne peut être réalisée que par des personnes formées à la sécurité chimique et dans des locaux adaptés
I
1.1 1 2 3 4
/30 1.2 1 2 3 4 CS-U 1.3 1 2 3 4 CS-U 2.1 1 2 3 4 CS-U 2.2 1 2 3 4
3.1 1 2 3.2 1 2 3
3.3 1 2 3 4 5
II
1.1 1 2 3
/30 1.2 1 2 3 4
1.3 1 2 3 4 1.4 1 2
2.1 1 2 3 4
2.2 1 2 3 4 CS-U 2.3 1 2 3
2.4 1 2 3 4 5 6
