Définition
Les ondes sonores résulte de la propagation de compressions et dilatation de l’air (=vibrations des molécules) sans que les molécules d’air ne soient transportées d’un point à un autre.
Liste des travaux pratiques (TP) au lycée sur les ondes sonores
Le milieu de propagation des ondes sonores
La cloche à vide et le son
Les différentes expériences permettent de répondre à la question suivante : dans quoi les ondes sonores et lumineuses se propagent-elles ?
Modélisation des ondes sonores
Modélisation shématique
Modèle d'une onde sonore (1)
Vous pourrez visualiser, grâce à un modèle schématique, la propagation d’une onde sonore créée par une membrane de haut parleur.
Modèle d'une onde sonore (2)
Dans le même esprit, vous pourrez visualiser la propagation d’une onde sonore mais aussi la représentation graphique de la mesure de cette onde.
Représentation spatiale
Une représentation graphique spatiale signifie que l’on fige la scène (comme avec une photo). Nous traçons le graphique de ce que l’on observe : l’abscisse est alors une distance = spatial.
Exemple : Prenons l’illustration d’une onde sonore produite à l’aide de l’animation proposée ci-dessus. Nous observons une succession périodique de compression locale d’air.
La représentation graphique spatiale (=en fonction de la distance) de cette onde sonore ci-dessus donnerait la courbe ci-dessous.
Représentation graphique temporelle
Une représentation graphique temporelle signifie que l’on se fixe en un endroit (comme avec un micro) et que l’on trace au fil du temps le graphique de ce que nous mesurons : l’abscisse est alors le temps = temporel.
Exemple : Prenons l’illustration d’une onde sonore produite à l’aide de l’animation proposée ci-dessus.
La représentation graphique temporelle (=en fonction du temps) de cette onde sonore captée par le micro donnerait la courbe ci-dessous.
Page web - TP mesure sur les ondes sonores
Pour mieux vous représentez la mesure temporelle d’une onde sonore, je vous invite à consulter la simulation se trouvant sur la page web suivante
Source – phychiers.fr & Phetcolorado.edu
Grandeurs caractéristiques des ondes sonores
Modèle de propagation d'une onde sonore
Vous pourrez générer, donc entendre, des sons avec différentes hauteurs ou différents timbres puis et visualiser leur mesure sous forme graphique.
Période (T), fréquence (f) et hauteur d'un son
La période (T)
La période T est la durée au bout de laquelle le motif (=bout de courbe) se répète.
Pour plus de précision, il préférable de ne pas mesurer la période T sur un seul motif mais sur plusieurs et, si possible, sur les maximums.
Exemple : Sur le graphique, nous mesurons :
5 T = 0,00030 – 0 = 3,0 ms
5 T = 3,0 × 10-3 s
Donc
T = ( 3,0 / 5 ) × 10-3 s
T = 6,0 × 10-4 s
La fréquence (f) et hauteur
La fréquence f est l’inverse de la période T. Il représente le nombre de fois qu’un motif se répète en une seconde.
Exemple : Sur le graphique, nous pouvons calculer :
La fréquence, et donc la hauteur, de l’onde sonore est de 1,7 kHz.
Cela signifie que la vibration sonore se répète 1700 fois en une seconde.
Cette onde appartient au domaine audible puisque la fréquence est comprise entre 20 et 20 000 Hz.
TP mesure des périodicités d'une onde sonore
Je vous invite à consulter la simulation et le travail se trouvant sur les pages web suivante :
Source – phychiers.fr & Phetcolorado.edu
La célérité / vitesse de propagation des ondes
La vitesse de propagation ou célérité (en m/s) des ondes est le rapport entre la distance d parcourue par l’onde (en mètre) sur la durée Δt qu’elle a mis (en seconde).
TP mesure de la célérité d'une onde sonore
Je vous invite à consulter la simulation et le travail se trouvant sur la page web suivante :
Source – phychiers.fr & Phetcolorado.edu
Intensité sonore I et niveau d'intensité sonore L
TP mesure du niveau d'intensité L d'une onde sonore
Je vous invite à consulter la simulation et le travail se trouvant sur la page web suivante :
Source – phychiers.fr & Phetcolorado.edu
