Sur une nouvelle feuille, créez un chapitre S3 intitulé « La vitesse de propagation du son » puis faire l’activité 1. De plus, imprimer les dessins de l’activité 6 afin de les coller dans votre cours.

Essayer de prévoir d’apporter vos écouteurs (filaires) pour le cours. Ils seront utilisés pour une expérience en classe !

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Activité à rechercher avant de venir en cours

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Activité 1  : L’explosion du volcan en direct

Visionnez la vidéo ci-dessous puis répondez par écrit dans votre cours aux questions qui suivent.

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1° Sur cette vidéo, à l’aide du décompte temporel de la vidéo, mesurer le temps nécessaire au son de l’explosion pour parvenir au bateau.

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2° Si on note d la distance parcourue et t le temps mis pour parcourir cette distance, quel est la bonne formule qui permettra de calculer la vitesse V de déplacement du son de l’explosion.

• V = t / d
• V = t × d
• V = d / t

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3° Sachant que le bateau est à une distance d = 4,42 km du volcan, calculer la vitesse du son en m/s. Répondez en respectant la structure de réponse suivante :

• a) formule
• b) application numérique (conversion nécessaire ?)
• c) Conclusion (=phrase résultat) sans oublier l’unité du résultat
  

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Autres activités qui seront faites en classe

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Activité 2 : La mesure historique de la vitesse du son dans l’air

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La première mesure de la vitesse du son s’est faite en France, en campagne, à coté de Paris. Voici ce qu’on peut en lire dans les livres qui mentionne cette expérience.

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« En 1822, le Bureau des longitudes effectue une expérience pour déterminer la vitesse du son dans l’air. Les observateurs étaient répartis en deux groupes, l’un sur les hauteurs de la ville de Villejuif et l’autre sur les hauteurs de la ville de Montlhéry. La distance les séparant était d = 18 612 m.

Un coup de canon fut tiré à Villejuif et les observateurs placés à Montlhéry déterminèrent le temps entre le moment où était perçue la lumière du tir et celui où était entendue la détonation. La mesure obtenue fut t = 54,6 s. »

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Questions

1° Faites un schéma

Faites un dessin pour illustrer la situation décrite dans le texte. Indiquez les points importants nécessaires à l’expérience.

2° Détermination de la vitesse du son

Utiliser ce texte pour déterminer la valeur de la vitesse du son trouvée à l’époque. Lors de la rédaction de votre solution, respectez le format suivant :

• a) Formule utilisée
• b) Application numérique (Faites conversions nécessaires et poser les opérations)
• c) Conclusion (Faites une phrase réponse, sans oublier l’unité du résultat)

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Activité 3  : La vitesse du son dans différents matériaux

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Le son se déplace dans les solides, les liquides et les gaz. Sa vitesse dépend du milieu dans lequel il se déplace.

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1° Tableau donnant quelques valeurs de la vitesse de propagation du son dans différents milieux.

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2° Formulaire

Lorsqu’on fait des calculs avec des nombres, on applique sans y penser des règles simples d’inversion de calcul. Par exemple :

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Remarque : les unités en bleu correspondent au Système International (S.I).

Règle : Dans une formule, les unités doivent être cohérentes entre-elles.

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Activité 5 : Formules mathématiquement équivalentes

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Lorsqu’on a appris une formule, il n’est pas nécessaire d’apprendre ses formes équivalentes. Il suffit de savoir passer de l’une à l’autre. Voyons comment :

Remarque : La règle suivante peut s’appliquer à beaucoup de formules.

Sauras-tu appliquer cette règle pour résoudre le problème dans l’activité suivante ?

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Activité 4  : Les ultrasons

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1° Les ultrasons, qu’est-ce que c’est ?

Les ultrasons sont un type de sons dont la fréquence n’est pas audible par l’homme. Ils sont, par contre, entendus par les dauphins et les chauves-souris. Ce sont des signaux sonores, ils se propagent donc à la vitesse du son.

2° Problème : Un signal d’alerte chez les dauphins !

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« Un jeune dauphin s’approche dangereusement de la coque d’un navire. Un dauphin adulte le surveille à une distance d = 30m. Pour le prévenir du danger, il lui envoie un signal d’alerte par ultrason. »

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Question :

Calculer le temps que mettra ce signal pour parvenir au jeune dauphin ? Vous pourrez utiliser les données du tableau du paragraphe 1° de cette activité.

Lors de la rédaction de votre solution, respectez le format suivant :

• a) Écrire la formule que vous allez utiliser pour calculer le temps t (voir le formulaire ci-dessus)
• b) Application numérique (Poser les opérations)
• c) Conclusion (Faites une phrase réponse, sans oublier l’unité du résultat)

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Activité 5  : Mesure de la vitesse du son dans l’air au laboratoire

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1° Schéma du dispositif

2° Protocole :

On frappe dans les mains pour créer une onde sonore.

3° Principe de la mesure :

Le son met un certain temps pour parcourir la distance supplémentaire jusqu’au micro 2. Ce temps peut être mesuré sur un ordinateur.

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4° Questions :

1° Quelle est la couleur du micro qui reçoit l’onde sonore en premier ?

2° Quelle est la couleur du micro qui reçoit l’onde sonore en second ?

3° L’écran ci-dessous correspond au résultat obtenu lorsque les 2 micros sont espacé d’une distance d = 0,70 m. On peut lire que le temps de retard correspond à 2 millisecondes :

Combien vaut la vitesse de propagation du son entre ces 2 micros (en m/s) ?

Répondez en respectant la structure de réponse suivante :

• a) formule
• b) application numérique (conversion ?)
• c) Phrase réponse de conclusion (avec unités)
  

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Activité 5bis  : Réaliser cette manipulation en utilisant le logiciel Audacity

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On pourra faire cette expérience en utilisant des écouteurs (adaptables sur PC) à la place des micros dans le dispositif précédent. Poser les écouteurs sur la paillasse, alignés dans le sens de propagation du son (voir schéma). Placez-les à environ 30 cm l’un de l’autre.

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Remarque : Les « écouteurs » sont ici utilisés comme « micros », mais ils ne sont théoriquement pas faits pour ça. Le signal obtenu à l’écran sera très petit (voir invisible). On devra lui faire subir un traitement (voir après).

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PROTOCOLE :

1) Sur la paillasse, mesurer à la règle la distance précise qui sépare les 2 écouteurs : d = …

2.1) Lancer le logiciel « AUDACITY » pour faire un enregistrement.

2.2) Lancer l’enregistrement et faire un « CLAP » de mains.

2.3) Arrêter l’enregistrement.

Traitement du signal

3.1) Pour agrandir le signal, chercher dans d’AUDACITY, dans le menu « EFFET », la fonction « NORMALISER ».

3.2) Utiliser les graduations indiquées sur l’écran pour mesurer le temps de décalage : t = …

CALCUL DE LA VITESSE DU SON DANS LE LABORATOIRE

4) Calculer la vitesse V du son dans l’air dans les conditions du laboratoire. (Rédiger votre réponse en respectant le format suivant :

• Formule de définition utilisée
• Application numérique (avec conversion d’unité si nécessaire)
• Conclusion : Rédiger une phrase résultat (sans oublier l’unité du résultat)

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 Bilan

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Cliquez sur le lien suivant pour accéder à la CARTE MENTALE de ce chapitre.

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 Corrigés

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