Sur une nouvelle feuille, créez un chapitre S7 intitulé « Des signaux qui transmettent des informations » puis faire l’activité 1.
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Activité à rechercher avant de venir en cours
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Activité 1 – Détermination de la vitesse du son dans l’eau : Une expérience historique
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En 1826, Daniel Colladon (scientifique suisse) et Charles Sturm (mathématicien français) mesure la vitesse du son dans l’eau du lac de Genève (lac Léman).
L’illustration montre l’expérience.
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Le dispositif est conçu de telle façon que l’émission de la lumière et la production du son soit produites au même instant : Le marteau frappe la cloche au moment où la mèche enflammée embrase la poudre.
L’observateur dans l’autre barque déclenche le chronomètre à la vue de la flamme et l’arrête dès réception du son dans le tube. Il considère que la propagation de la lumière est quasiment instantanée par rapport à celle du son et que le temps de décalage mesuré n’est donc dû qu’au son.
Ils s’étaient espacés de 17 km. Ils ont obtenu v = 1435 m / s.
Questions :
1° Quelle formule faut-il utiliser pour trouver la durée « t », connaissant la distance « d » et la vitesse « V » ?
2° Quel temps de décalage ont-ils du mesurer pour parvenir à ce résultat ?
3° En 1826, on ne parvenait à fabriquer que des chronomètres précis au dixième de seconde. Quelle valeur ont-ils pu mesurer ?
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Autres activités qui seront faites en classe
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Activité 2 – L’attaque du train
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On peut pressentir l’arrivée du train en fonction de l’intensité sonore qui est ressentie. On peut utiliser la vitesse du son dans l’acier pour prévoir l’heure exacte d’arrivée du train.
Joe Dalton sait que tous les trains du pays quittent leur gare à 8h00. Il demande à son frère Averell de coller son oreille sur le rail et de lui dire quand il perçoit le bruit du démarrage du train. A 8h et 12 s, Averell parvient à identifier l’instant de démarrage d’un train dans une gare lointaine.
Questions :
1° Combien de temps à mis le bruit du train pour se propager dans l’acier ?
2° Joe Dalton sait que la vitesse du son dans l’acier vaut environ 5 km/s. A quelle distance se situe la gare de départ du train ?
3° Savoir utiliser une échelle : Consulter la carte suivante pour identifier cette gare.
Échelle de la carte : Les points blancs sur la ligne de chemin de fer sont espacés de 10 km.
4° A quoi cette information peut-elle être utile pour Joe Dalton ?
5° Quelle(s) information(s) précieuse(s) lui manque-t-il pour prévoir l’heure exacte d’arrivée du train ?
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Activité 3 – Le tonnerre
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On peut connaitre la distance qui nous sépare d’un nuage d’orage en utilisant le temps de décalage qui existe entre la réception de la lumière de l’éclair et la réception du son du tonnerre.
Le schéma ci-dessous illustre la façon de procéder.
Indication : « On considère que la propagation de la lumière est quasiment instantanée par rapport à celle du son et que le temps de décalage mesuré n’est donc dû qu’au son. On considère ici que le son se déplace à environ 330 m/s.
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III.1° Justifier les longueurs mentionnées sur ce schéma en utilisant le texte du sujet.
III.2° Un observateur est placé à 1450 m du nuage. Pour lui, combien vaudra le temps de décalage entre la lumière et le son ?
III.3° On considère que la lumière se déplace à 300 000 km/s. Combien de temps mets la lumière pour parcourir ces 1450 m ?
III.4° Comment peut-on justifier l’indication donnée dans le texte : « On considère que la propagation de la lumière est quasiment instantanée par rapport à celle du son et que le temps de décalage mesuré n’est donc dû qu’au son. »
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Bilan
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Corrigés
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