Propagation d'une onde TP n°3
(Physique)
Objectifs : Mesurer la célérité des ondes sonores et ultrasonores dans l’air à température ambiante.
Revoir les notions de période et de fréquence. Mesurer la célérité des ondes le long d’une corde.
I°) Mesure de la vitesse de propagation d’une onde sonore (expérience prof) :
* Compléter le schéma en figurant le branchement électrique. Préciser la fonction du transducteur microphone.
On définit t comme la différence entre la date de détection du clap pour le micro 2 et la date de détection du clap pour le micro 1.
* De la mesure de t sur l'enregistrement et de la distance d séparant les deux microphones, déduire la vitesse v de
propagation du son dans l'air. Donner un nom à t.
* L'onde sonore issue du "clap" est-elle progressive? est-elle mécanique? est-elle périodique?
II°) Mesure de la vitesse de propagation d’une onde ultrasonore :
Les ultrasons, sont des sons inaudibles de fréquences supérieures à celle que l’oreille humaine
peut entendre. Undétecteur, monté sur un oscilloscope, permet néanmoins de les analyser.
Pour cette activité, vous disposez d’une source d’ultrasons ( elle émet soit des salves soit en continu) ,
de deux détecteurs et d’un oscilloscope.
1°) Étude de l'onde ultrasonore :
Ø Régler le générateur en mode continu (vers le haut).
Ø Régler le balayage de l'oscilloscope autour de 5 ms / div.
Ø Mesurer à l'aide de l'oscilloscope la période de la source (émetteur) et en déduire sa fréquence.
Ø Évaluer de façon similaire la fréquence du son qui se propage (celle du signal fourni par le récepteur
convenablement orienté).
Comparer la valeur des fréquences des deux signaux.
L'onde ultrasonore est-elle progressive? est-elle mécanique? est-elle périodique?
2°) Utilisation de l'émetteur en mode salve pour mesurer la célérité des ultrasons :
Ø Basculer l'émetteur en mode “ salve rapide ”.
On utilise deux récepteurs R1 et R2 ainsi que deux boîtiers d’amplification. R1 et R2 sont branchés sur la
voie A et B de l’oscilloscope.
Ø Régler le balayage autour de 0,5 ms / div pour les deux voies et stabiliser les 2 signaux.
Ø Observer les 2 signaux en même temps.
Proposer un mode opératoire pour mesurer la vitesse de propagation des ultrasons à l'aide du
dispositif précédent (salves ultrasonores). Réaliser la manipulation puis en déduire la valeur de
cette célérité.
CONCLUSION : comparer la célérité des ondes ultrasonores avec celle des ondes sonores.
III°) Mesure de la vitesse de propagation d’une onde le long d’une corde (expérience prof) :
La vitesse de propagation V d’une onde le long d’une corde élastique dépend de sa tension T (en newtons
N) et de sa masse linéique m (masse par unité de
longueur en kg/ m) : V=
Une corde tendue par une masse m=200 g est placée entre deux détecteurs infrarouges ; espacés de
1,45 m.
1°) Exploiter l’enregistrement réalisé par le professeur pour trouver expérimentalement la valeur de
V.
2°) La masse linéique de la corde est de 2,2 g/m. Donner la valeur de V théorique et comparer avec la
valeur expérimentale.
3°) Comment varie cette vitesse si : - avec la même corde, on suspend une masse de 800 g
- avec la même masse (200 g) on forme une tresse avec 4 cordes
identiques.
