Corrections avec rappel du
sujet :
Auteur : Mme
RASOLOARIMANA Vololoniarivo, professeur de sciences
physiques au collège RASALAMA-Antananarivo
Toute
l’expérience a été réalisée à 0°C. A cette température, la célérité du son
dans l’air est vo=330m/s.
1-Indiquer
les limites du domaine de fréquences sonores audibles.
Réponse :
20Hz<N<20kHz
2-On
considère un son de fréquence N1=1500Hz.
a-Calculer
sa longueur d’onde à 0°C.
La longueur d’onde et la
fréquence sont reliées par la relation :
l=v.T=v/(N1)
avec v = la célérité de l’onde.
Soit : l=330m.s-1/1500s-1=0.22m
b-Quelle
serait la célérité du son à 27°C.
La célérité est proportionnelle à la
racine carrée de la température absolue du milieu de propagation.
T1=0°C+273=273K et T2=27°C+273=300K
c-Un son
bref est émis à partir d’une source S devant un obstacle M. Il est détecté au
même point S 0,3s plus tard.
Quel
phénomène physique veut-on mettre en évidence ?
En
déduire la distance SM.
Le son se réfléchit sur
l’obstacle et revient vers la source.
Pendant 0.3s le son
parcourt deux fois la distance SM.
3-Soient
S1 et S2 deux sources sonores placées l’une en face de
l’autre et distantes de S1S2=D. Les sons produits par ces
sources ont même amplitude, même fréquence et sont en phase l’un par rapport à
l’autre.
a-Que
peut-on dire de l’amplitude sonore résultante au milieu O de S1S2 ?
b- On
place un microphone au point O, et on le déplace progressivement vers l’une des deux sources
.Un premier maximum d’amplitude est détecté à 11cm de O. Indiquer la valeur de la fréquence des deux sources.
a-Au point O, les deux ondes ont parcouru
la même distance puisqu’elles se propagent à la même célérité. Les vibrations étant en phase aux points de départ des ondes,
elles le seront encore au point de croisement. L’amplitude résultante est
double en ce point si l’on néglige tout amortissement.
b- Au premier maximum
d’amplitude, on a d1-d2=l. (voir schéma ci-dessous)
d1-d2=
D/2+11-(D/2-11)=22cm=l.
D’où la fréquence cherchée:
N=V/l=330/0.22=1500Hz.
Pour mieux comprendre
le traitement des deux questions a et b précédentes, nous conseillons au
lecteur d’utiliser l’animation ci-dessous.
Les paramètres choisis dans l’animation sont v=0.6cm/s ;T=33.5s (ce qui donne l=20cm soit2 graduations du graphe ci-dessous .
La source S1 est sur la graduation 0 et S2
sur 100. Au milieu « 50 », on a une amplitude maximale ainsi
qu’aux points « 40 » et « 60 » c'est-à-dire à une
distance l/2 de « 50 ».
Voir animation n°3 sur le croisement de deux ondes
sinusoïdales
