ALMAIRAC Pierre ESCOLANO Jrmy FARGIER Lauriane Le son

ALMAIRAC Pierre ESCOLANO Jérémy FARGIER Lauriane

Le son est une onde : v C’est à dire une perturbation qui engendre une propagation dans le milieu matériel à travers lequel il se propage v Ce milieu peut être : - Solide - Liquide - Gazeux v L’onde compresse la matière sous forme d’énergie pour se propager.

EXPERIENCE de la cloche vide

Et l’être humain dans tout ça ? • L’oreille d’humain ne peut entendre les sons qui vont d’une fréquence comprise entre 20 Hz et 20 000 Hz.

Que se passe-t-il pour l’oreille ? Notre tympan vibre, et notre cerveau interprète ces vibrations.

Première mesure de la vitesse du son : 1708, William Derham (révérend et scientifique Britannique. Ø Depuis un clocher, il observe le tir d’un canon situé à 19 Km. Ø Il mesure le temps que met le bruit pour parvenir à ses oreilles. Ø Il calcule ainsi la vitesse du son.

Charles Sturm et Daniel Colladon (mathématicien français) – ( physicien suisse)

Charles Sturm et Daniel Colladon (mathématicien français) – ( physicien suisse) A l’aide d’une cloche et d’un tube permettant d’entendre le son sous l’eau, ils arrivent à déterminer la vitesse du son dans l’eau :

VAUTIER calcule la vitesse du son ‘’OFFICIELLE ‘’

Calculer la vitesse du son… Oui mais comment ? é i r p Le son est une onde : o r p p Fréquence f a n o Vitesse N Ainsi : longueur d’onde λ C=λ. f

On utilisera plutôt : Vitesse Distance Temps

Le son dans l’air… Que ce passe-t-il ? La vitesse du son dans l’air dépend : De la température De la pression De l’humidité Les molécules s’entrechoquent pour faire progresser l’onde sonore

AINSI: En résumé, dans les gaz : La vitesse du son dans les gaz (parfaits) dépend de : - coefficient isentropique κ (kappa) - la densité ρ - la pression p du gaz Mais peut être aussi calculé grâce à : - la constance spécifique du gaz R - La température T (en kelvin)

Par exemple, pour l’air : κ = 1. 4, Rs = 287 J/kg/K et T = 293°K (soit 20°C) C(à 20°) = 343 m/s Pour info : - 0°C, la vitesse est de c = 331 m/s -100°C la vitesse est de c = 386 m/s

Un avion franchi le mur du son lorsque : Sa vitesse est supérieure à celle des ondes sonores

Explications : transsonique, il sel’avion déplace la même vitesse qu’il En Envitesse subsonique, supersonique, l’avion provoque seàdéplace des ondes plus vite qui que seles propagent lesondes qu’il enproduit avant émet

On entend alors un :

Et le son dans les matériaux ? Par exemple : Pouquoi les indiens posent-t-il leur oreille sur le rail du train ?

Le son et les materiaux • Les différents matériaux peuvent avoir des capacités d’absorption ou de réflexion vis-à-vis des ondes sonores. Ici, on retiendra seulement que : Plus un matériau est dense, plus la vitesse du son est importante

• Deux expériences prévus : ü Expérience dans la fac ü Expérience pensée (mais non réalisée malgré un plus grand intérêt)

EXPERIENCE FAITE A LA FAC Incertitude V = d/t +ΔV ΔV = | v / d | x d+| v / t | x t = | 1/t x d | + |-1/t² x d| x t Distance connue

EXPERIENCE FAITE A LA FAC V = d/t +ΔV ΔV = | v / d | x d+| v / t | x t = | 1/t x d | + |-1/t² x d| x t d = 1 m t = 0, 01 s Erreur de la montre Malheureusement, sur de courtes distances, on ne peut pas considérer le temps de réaction de l’homme. Distance connue

EXPERIENCE FAITE A LA FAC Nos mesures : Sur une distance de 150 m : 0. 42 s , 0. 47 s , 0. 45 s , 0. 43 s Moyenne de nos valeurs : 0. 44 s Sur une distance de 250 m : 0. 71 s , 0. 73 s , 0. 74 s , 0. 73 s Moyenne de nos valeurs : 0. 73 s Distance connue

EXPERIENCE FAITE A LA FAC Pour 150 m : ΔV = | 1/t x d | + |-1/t² x d| x t ΔV = | 1/0. 44 x 1 | + |-1/0. 44² x 150| x 0. 01 ΔV = 5. 48 V = 150/0. 44 V = 341 +- 5. 48 m. s-1

EXPERIENCE FAITE A LA FAC Pour 250 m : ΔV = | 1/t x d | + |-1/t² x d| x t ΔV = | 1/0. 73 x 1 | + |-1/0. 73² x 250| x 0. 01 ΔV = 3. 32 V = 250/0. 73 V = 342 -1 - 3. 32 m. s +

Conclusion de notre expérience Les valeurs trouvées sont acceptables. Nous n’avons pas pris en compte les paramètres tels que : le vent, l’humidité de l’air, la pression atmosphérique, et le temps de réaction de l’homme…

PROTOCOLE DE NOTRE EXPERIENCE Intérêts : - Possibilités de mesurer le son dans d’autres gaz - Précision plus importante grâce a l’oscilloscope