Ch2 Caractéristiques des ondes Objectifs: Définir une onde progressive a une dimension ainsi que sa période, sa fréquence et sa longueur d’onde et connaître les relations entre ces différentes grandeurs. Vitesse et retard d’ondes mécaniques Analyse spectrale d’un son musical. Intensité sonore.

Ch2 Caractéristiques des ondes 1. Définitions 2. notion de retard et vitesse 3. Périodicité spatiale et vitesse 4. Caractéristique des ondes sonores

1. Définitions Qu’est-ce qu’une onde? On appelle onde progressive à une dimension le phénomène de propagation d’une perturbation dans un milieu (sans transport de matière) dans une seule direction. Exemples: Perturbation sur une corde, perturbation sur une échelle de perroquet, perturbation sur un ressort, perturbation sur un plan d’eau par une barre. Perturbation sur un plan d’eau par un point et le son, sont à 2 et à 3 dimensions

Qu’est-ce qu’une onde périodique Qu’est-ce qu’une onde périodique? Une onde progressive est périodique lorsqu’en tous points de l’espace perturbé, la perturbation se produit identique à elle-même à intervalles de temps T égaux. On parle de périodicité temporelle. Qu’est-ce qu’une fréquence? La fréquence est l’inverse de la période et s’exprime en Hertz. F = 1/T Qu’est-ce qu’une longueur d’onde? La longueur d’onde est la distance parcourue par l’onde en une période. Activité: mesurer la période et la fréquence d’une onde ultrasonore et Vérifier sa périodicité temporelle.

2. Notion de retard Quel est le retard d’une onde entre deux points A et B alignés avec sa source émettrice S? Le retard t d’une onde, de célérité v, entre deux points A et B alignés avec S est : t = AB/v Activité: proposer un protocole et mesurer la vitesse du son v et en déduire sa longueur d’onde λ. (valeur théorique v = 340 m.s-1) Sa perturbation se déplace avec une célérité v, alors sa longueur d’onde est: λ = vxT

3. Périodicité spatiale et vitesse Activité: Mesurer plusieurs distances minimums, séparant deux points, alignés avec la source ultrasonore, qui vibrent en phase. Lorsque cette distance reste constante on parle de périodicité spatiale. Que représente cette distance? La plus petite distance séparant deux points alignés avec la source qui vibrent en phase est aussi la longueur d’onde λ. Activité: Mesurer La vitesse du son à l’aide de la périodicité spatiale.

4. Caractéristique des ondes sonores 4.1. Perception sonore L’oreille humaine perçoit les ondes sonore dont les fréquences sont comprises entre 20 Hz et 20 000 Hz. 4.2. spectre d’un son Activités: -Réaliser l’enregistrement du son d’un diapason, d’une flute, d’une note vocale à l’aide d’un système d’acquisition et d’un ordinateur muni du logiciel atelier scientifique. Observer leur spectre à l’aide de ce logiciel. Donner leur fondamental et leurs harmoniques. -Construire sur papier un son complexe à l’aide d’enregistrement de son purs.

Réglages: Adaptateur volmètre: mode continue calibre 0,25 V Atelier scientifique: Généraliste Ordonnée: Volmètre (grandeur: - 0,05 et 0,05 V) réglage du zéro Abscisse: temps (durée 50 ms) nombres de points 501 Lancer l’acquisition (bouton vert) Frapper le diapason Lancer l’acquisition Touche u: liaison Touche affichage: traitement; transformée de fourrier; tracer.

4.3. Niveau d’intensité et intensité sonore Le niveau d’intensité sonore L d’un son d’intensité I est défini par: L = 10 log (I/I0) Avec I0 = 1,0x10-12 W.m-2 (seuil d’audibilité)

Exercices n° 1, 2 ,3, 8, 11, 13, 20, 21, 23, 29, 35 p 47