Rechercher les propriétés des ondes : l'amplitude, la vitesse et la fréquence et la longueur d'onde








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titreRechercher les propriétés des ondes : l'amplitude, la vitesse et la fréquence et la longueur d'onde
date de publication28.03.2017
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Thème : La santé

TP

Les ondes sonores

Sous thème : Le diagnostic médical







Objectifs : Rechercher les propriétés des ondes : l'amplitude, la vitesse et la fréquence et la longueur d'onde.

Mettre en évidence les effets de l'amortissement sur une onde.

Expliquer comment les différents sons sont modélisés, décrits et produits.


  1. Les ondes longitudinales 

  1. Mode de propagation d’une onde

Accéder au site http://www4b.ac-lille.fr/~physiquechimie/lycee/termS/npts/physique/physique1/Propagation/Index.htm ou http://www.pedagogie.ac-nantes.fr/1173799738531/0/fiche___ressourcepedagogique/&RH=1161017354093

  1. Onde et déplacement

Observer le mouvement d'un point rouge le long de l'une des barres de visualisation :

  • Que se passe-t-il pour le point rouge ou dans l’autre simulation avec le canard ?

  • Y a t-il déplacement de matière horizontalement ?

  • Comment se propage l’onde suivant la nature milieu.




  1. Mesure de la vitesse d’une onde

Reprendre la 1ère simulation

  • Méthode : Se placer en mode impulsion.

Il suffit alors de choisir (et de mesurer) une distance à l'aide des deux barres de visualisation.

On mesure ensuite le temps que met l'impulsion pour aller de la première à la deuxième barre de visualisation à l'aide de l'outil chronomètre (la mesure est facilité si l'on utilise le mode ralenti).

Le calcul du rapport de la distance sur le temps permet alors d'obtenir la valeur de la vitesse de propagation : v = d / t

  • Faire le calcul pour 3 essais différents



Distance en ………….

Temps en ………….

Vitesse en ………….






























  1. Mesure de période

  • Méthode : Se placer en mode continu.

Pour visualiser la périodicité temporelle, observer l'évolution d'un point à l'aide de l'une des barres de visualisation : ce point monte et descend de façon périodique.

Pour mesurer la période, mesurer le temps que met un point pour faire un aller-retour le long de la barre de visualisation à l'aide de l'outil chronomètre.

  • Pour 3 fréquences différentes, mesurer la période.

Fréquence f (Hz)

f1

f2

f3

Période (s)

T1 =…………..

T2 =…………..

T3 =…………..




  1. Cas de la corde

  1. Recherche de la simulation

Accéder au site http://phet.colorado.edu/en/simulation/wave-on-a-string (choisir version française)

Décrire le dispositif et les fonctions dont dispose la simulation

  • Configurer les contrôles, comme illustré ci-dessous.




b- Questions

  • Décrire la différence entre les ondes produites lorsqu’une des extrémités de la chaîne est fixe, puis lâche et libre.

  • Si vous modifiez l'amplitude de l'onde produite, y a-t-il une incidence sur la vitesse du signal? Relever pour cela le temps correspondant à différentes valeurs d’amplitude.




Largeur 50

Amortissement 0

Tension 8

Amplitude variable

Amplitude

Temps




10


  • Définir le mot "amplitude" dans vos propres mots en fonction de vos observations.









40







60







80







100










  • Si vous modifiez la fréquence de l'onde produite, y a-t-il une incidence sur la vitesse du signal?

Relever pour cela le temps correspondant à différentes fréquences.



Amplitude 50

Largeur variable

Amortissement 0

Tension 8

Fréquence

T

  • Définir le mot "fréquence" dans vos propres mots en fonction de vos observations.

  • Si la fréquence augmente, que se passe –t-il quant à la longueur des vagues produites ?



emps




10







40







60







80







100










  • Si vous modifiez la tension de la chaîne, y a-t-il un effet sur la vitesse de la vague ?

Relever pour cela le temps correspondant à 3 tensions différentes.


Amplitude 50

Largeur 50

Amortissement 0

Tension variable

Tension

Temps




2


  • Définir le mot "tension" dans vos propres mots en fonction de vos observations.







4







6







8







10










  • Si vous augmentez ou diminuez l'amortissement, que se passe-t-il pour le signal ?


II- Paramètres dont dépend l’onde sonore : http://phet.colorado.edu/en/simulation/sound

  • Utiliser l'écoute à l'onglet source unique dans les ondes sonores pour démarrer l’étude du son.

  • Activé audio afin d’entendre le son.

  • Augmenter et diminuer la fréquence Que se passe-t-il pour le signal et le son

  • Augmenter et diminuer l'amplitude. Que se passe-t-il pour le signal et le son.

  • Que peut-on conclure sur l'amplitude et la fréquence des ondes sonores ?




    1. Comportement du haut parleur

Le son est produit lorsque quelque chose vibre ; ce mouvement provoque des perturbations dans la pression de l'air environnant.

Étudier comment le cône de haut-parleur se déplace pour produire différents sons.

  • Expliquer les relations entre le mouvement du cône haut-parleur et le son qu’il émet.

IV- Les ondes sonores et la santé

  1. Mise en évidence d’un son

  1. Distinction entre son et bruit 

Rechercher la définition du mot son et celle du bruit

http://www.ostralo.net/3_animations/swf/onde_sonore_plane.swf

  1. Les 3 caractéristiques d’un son

Un son a trois caractéristiques définies par l'amplitude, la période et la forme du signal.

Rechercher les définitions des mots : Amplitude, Timbre et hauteur d’un son.

http://physiquecollege.free.fr/physique_chimie_college_lycee/lycee/seconde/frequence_sons.htm

http://www.absorblearning.com/media/attachment.action?quick=qg&att=1895

  1. Instruments de musique et sons

http://www.edumedia-sciences.com/fr/v20-frequence-d-une-note

http://www.edumedia-sciences.com/fr/a533-analyse-frequentielle

http://www.absorblearning.com/media/attachment.action?quick=14h&att=2903
  • Le son émis par ces instruments est-il périodique ?


Le timbre des instruments de musique est différent : En effet, un LA donne des impressions sonores très différentes suivant qu'il provient d'une voix, d'une trompette, d'un piano ou d'une guitare. Dans chaque cas, la fréquence fondamentale est la même mais le signal a une forme différente et nous disons que le timbre du son est différent.

  • Représenter l’allure du signal d’un do puis d’un fa jouer avec le piano.

  • Représenter l’allure du signal d’un mi joué par le piano puis la guitare.




  1. L’oreille : un précieux récepteur sonore

  • Son fonctionnement

http://www.neurelec.com/comprendre.php?id=audition

http://www.neurelec.com/comprendre.php?id=audition#3parties

http://www.neurelec.com/comprendre.php?id=audition#interpretation

http://www.lesondesenquestions.fr/media/radio/image/livret-les-ondes-en-questions.pdf

http://www.lesondesenquestions.fr/

  • Tester son audition

http://www.coscas-audition.fr/problemes-audition/simulations.php

http://www.phonak.com/fr/b2c/fr/hearing/recognizing_hearingloss/hearingtest.html


  1. Les risques sur la santé

  • Quel est le domaine des fréquences audibles par l’oreille humaine ?

  • Rechercher les dangers d’écouter de la musique trop forte.

V- Exercices

http://www.lesondesenquestions.fr/

http://www.st2s-casteilla.net/spc/les-ondes/76-qcm-7.html

http://www.ac-grenoble.fr/disciplines/spc/file/accompa/ondes/res/Hotpotatoes.eWeb/2_Exos_application.htm

Sites à voir :

http://gilbert.gastebois.pagesperso-orange.fr/java/ondes/longitudinales/son.htm

http://frenaud.com/Videos/onde/melde/melde.htm

http://www.ostralo.net/3_animations/swf/onde_corde.swf

http://www.ostralo.net/3_animations/swf/onde_sonore_plane.swf

http://www.ostralo.net/3_animations/swf/cuve_ondes_circulaires.swf

http://www.ostralo.net/3_animations/swf/onde_corde.swf

http://www.ostralo.net/3_animations/swf/onde_sonore_plane.swf

http://webapps.fundp.ac.be/didactique/ondes/contents/oscillations_waves/waves/wavetype.php

http://www.pedagogie.ac-nantes.fr/1173799738531/0/fiche___ressourcepedagogique/&RH=1161017354093

http://phet.colorado.edu/en/simulation/wave-on-a-string#translated-versions


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