Mesure

Emetteur ajoute diverses fréquences sur un haut parleur, essayer de se rapprocher du spectre des instruments précédents..

Mesure de vitesse de propagation du son et longueur d’onde

L’objectif de cette expérience est de déterminer différentes caractéristiques d’ondes ultrasonores périodiques : période spatiale et temporelle, fréquence et célérité.
Les ultrasons sont des ondes de même type que les ondes sonores, c’est-à-dire des ondes de compression, tridimensionnelles et longitudinales. Elles sont plus agréables à utiliser dans le cadre d’un TP car inaudibles pour l’oreille humaine (f > 20 kHz). Pour les détecter, on utilise des récepteurs qui convertissent les variations de la pression de l’air en tension, envoyée sur une ou plusieurs voies de l’oscilloscope.
Le générateur d’ultrasons dont vous disposez peut fonctionner selon deux modes :
– un mode continu : une onde de fréquence donnée est émise de manière continue,
– un mode « salve » : une onde de fréquence donnée est émise pendant un court instant et ceci de façon périodique (100 ms de «silence» et 10 ms d’ultrasons….).
Pour mesurer la vitesse de propagation il faut envoyer des salves et regarder à l’oscilloscope le temps de propagation mis par l’onde pour parcourir la distance séparant les deux récepteurs.
Pour mesurer la longueur d’onde :
– On règle le GBF sur une fréquence de 40 kHz et une amplitude de 10 V. On utilisera un signal de forme sinusoïdale. Ensuite on branche directement le GBF sur l’émetteur d’ultrasons (Bleu).
– On place de nouveau les deux récepteurs A et B en face de l’émetteur, de façon a ce que les deux signaux soient exactement superposables.
– On mesure la période (T) du phénomène en s et en déduire sa fréquence (f) en Hz (f = ).
– L’émetteur étant fixé, lorsqu’on éloigne le récepteur B de A dans la direction émetteur-récepteurs, les deux sinusoïdes se décalent. Sans tenir compte de l’amplitude qui décroît pour le récepteur B, les deux courbes se superposent à chaque fois que la distance récepteur A – récepteur B est un multiple entier de la période spatiale ou longueur d’onde () des ultrasons dans l’air.
Deux points séparés par un nombre entier de longueur d’onde sont dans le même état de vibration; on dit qu’ils vibrent en phase. Ici les points M1, M2 et M3 vibrent en phase, ils sont séparés par une longueur d’onde;
– On calcule la longueur d’onde «  »
– En déduire la célérité des ultrasons dans l’air (la célérité ).
– On compare avec la valeur de vitesse de l’onde dans l’air : v = 340 m.s–1.
Mesures d’intensité sonores échelle en décibel
Placer une source à un volume donné et mesurer l’intensité en dB
Placer deux sources au même volume et mesurer l’intensité en dB
 Mesure de coefficients de transmission d’une onde sonore
Le haut parleur émet un son que l’on mesure au sonomètre sans obstacle : L1 (dB)
On effectue de nouveau cette mesure après avoir mis un obstacle : L2(dB)
L’atténuation A=L2-L1 est liée au coefficient de transmission par
Mesurer le coefficient d’atténuation pour divers matériaux et fréquences

Caractéristiques d’une onde

Nature d’une onde sonore
Lors de la propagation d’une onde d’un point vers un autre, il n’y a pas de transport de matière (les vagues ne font pas avancer le bateau). L’onde ne transporte que de l’énergie; un point atteint par une onde reproduit l’état de la source avec une amplitude moindre et un retard du à la durée nécessaire à l’onde pour parcourir la distance qui le sépare de la source.
Il faut savoir que : les ondes sonores ne se propagent pas dans le vide, les ondes lumineuses ne se propagent pas dans les substances opaques, les rayons X se propagent dans les tissus biologiques mous mais pas dans les os. Une onde acoustique (son) se propage dans l’air sous forme d’une onde mécanique de pression (compression – dilatation) qui alternent périodiquement, sans transport de matière qui correspond à un transport d’énergie. Compressions (gras) et dépression ou dilatations (en clair) des couches..