MESURE de la VITESSE du SON ALMAIRAC Pierre ESCOLANO Jérémy

Présentation au sujet: "MESURE de la VITESSE du SON ALMAIRAC Pierre ESCOLANO Jérémy"— Transcription de la présentation:

1 MESURE de la VITESSE du SON ALMAIRAC Pierre ESCOLANO Jérémy
FARGIER Lauriane MESURE de la VITESSE du SON

2 Pour commencer : Qu'est-ce que le son ?

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

4 Le son ne se propage pas dans le vide
EXPERIENCE de la cloche vide

5 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 Hz.

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

7 Les mesures de la vitesse du
SON

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

9 Charles Sturm et Daniel Colladon (mathématicien français) – ( physicien suisse)
Mesure du son dans l'eau

10 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 : 1435 m/s Mesure du son dans l'eau

11 Il faudra attendre 1923... 330.75 m/s à 0°C
VAUTIER calcule la vitesse du son ‘’OFFICIELLE ‘’ m/s à 0°C

12 Calculer la vitesse du son… Oui mais comment ?
Le son est une onde : Non approprié Fréquence f longueur d’onde λ Vitesse Ainsi : C = λ . f

13 On utilisera plutôt : V = D / T Vitesse Distance Temps

14 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

15 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)

16 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

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

18 Explications : En vitesse subsonique, l’avion provoque des ondes qui se propagent en avant En vitesse transsonique, il se déplace à la même vitesse que les ondes qu’il produit En vitesse supersonique, l’avion se déplace plus vite que les ondes qu’il émet

19 On entend alors un :

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

21 Plus un matériau est dense, plus la vitesse du son est importante
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

22 Notre expérience : Deux expériences prévus : Expérience dans la fac
Expérience pensée (mais non réalisée malgré un plus grand intérêt)

23 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

24 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

25 EXPERIENCE FAITE A LA FAC
Nos mesures : Sur une distance de 150 m : 0.42s , 0.47s , 0.45s , 0.43s Moyenne de nos valeurs : 0.44s Sur une distance de 250 m : 0.71s , 0.73s , 0.74s , 0.73s Moyenne de nos valeurs : 0.73s Distance connue

26 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 -

27 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 + 3.32 m.s-1 -

28 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…

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