Ondes sonores : milieu de propagation et grandeurs

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.

Une onde sonore mesurée par ordinateur et les succession de compression et dilatation locale de l'air
En bas : la succession de compression et dilution local de l'air // En haut : la mesure de cette onde traitée par ordinateur

Le milieu de propagation des ondes sonores

La cloche à vide et les ondes

Les différentes expériences permettent de répondre à la question suivante : dans quoi les ondes sonores et lumineuses se propagent-elles ?

Source – chaine Youtube : “unisciel”

Modélisation des ondes sonores

Modèle de propagation des ondes sonores

Vous pourrez visualiser, grâce à un modèle schématique, la propagation d’une onde sonore créé par une membrane de haut parleur.

Hauteur et intensité d’un son

Vous pourrez visualiser une onde sonore captée par un micro qui est relié à un ordinateur ou un oscilloscope. On peut aussi entendre le son produit par l’onde sonore générée.

Un problème pour ouvrir cette animation ? Une solution ici.

Grandeurs caractéristiques des ondes sonores

La célérité / vitesse de propagation des ondes

Formule de la célérité en fonction de la distance et de la durée

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).

Périodicités des ondes

Périodicité temporelle : la période T

En un point fixe de l’espace, on mesure les amplitudes de l’onde sonore. 

Nous pouvons alors mesurer la durée du motif élémentaire sur l’axe des temps : la période T

Périodicité spatiale : la longueur d'onde λ

A un instant t fixe, on mesure les amplitudes de l’onde sonore.

Nous pouvons alors mesurer la distance du motif élémentaire sur l’axe de distance : la longueur d’onde λ.

Intensité sonore I et niveau d'intensité sonore L

Exercice - Le sonar

A l’aide de la simulation d’expérience “Sous pression” ci-dessous, réalisez le travail demandé dans cette animation

Principe du sonar

Vous pourrez visualiser les ondes émises par le sonar d’un bateau et tenter de résoudre 3 exercices calculatoires. Pour vous aider, regarder les résolutions d’exercices sur la célérité et surtout faites attention à l’aller-retour qu’effectue l’onde sonore du sonar pour vos calculs.

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