24 - DETERMINATION DE LA CELERITE DU SON

(24a.PH2, 24b.PH2)

 

Programme 1994, Classe de 2nde.

 

Référence :

Bulletin de l'Union des Physiciens "Le son", n° 761, février 1994 en particulier l'article de

T. Delaurans p 311.

 

Principe.

Un son émis par une source est reçu par 2 micros situés à des distances différentes de la source.

Le décalage des signaux, acquis par SYSAM, permet de déduire la valeur de la célérité du son dans l'air ambiant.

 

 

 

 

Matériel :

1 alimentation stabilisée 6 / 12V, continu

2 micros A et B (combiné téléphonique) sur support

1 ruban métallique gradué 5m

fil souple 2 conducteurs 2 x 0,5 mm2

1 micro-ordinateur avec SYSAM d'EUROSMART

1 platine de branchement et 1 dispositif "CLAP"

thermomètre ; relever la valeur de la température ambiante.

 

Déclenchement de l'acquisition, synchronisation : le dispositif "Clap" est muni d'un interrupteur qui ferme un circuit comprenant une ampoule 6V - 0,6W. Le déclenchement de l'acquisition est assuré par la synchronisation sur la voie 2, niveau : 0,02 sens croissant, à l'établissement du courant dans l'ampoule donc à l'émission du "Clap"

 

 

 

 

Réglages :

 

Options

Acquisition / valider "Confirmer remplacement acquis."

 

Voie A / D

Voie 0 / nom : A / unité : sans / couleur : jaune / style : / fenêtre 1 /

ampli : 1 / décal : 0 / mode : AUTO / calibre : 0 à +10,24V (Les 2 micros sont distants de d = 1m)

 

Voie 1 / nom : B / unité : sans / couleur : vert / style : / fenêtre 1 /

ampli : 1 / décal : 0 / mode : AUTO / calibre : 0 à +10,24V

(En général, les réponses des micros A et B sont à des niveaux différents ; il n'y a pas lieu de prévoir des coefficients décal.différents).

 

Voie 2 / nom : I / unité : ampère / couleur, style : sans importance / fenêtre : pas d'affichage

ampli : 0,1 / décal : 0 / mode : AUTO / calibre 0 à +10,24V

 

Acquisition

Réglages Acquis. / points : 500 / durée : 100µs / les autres paramètres : sans changements.

Synchronisation / Voie 2 / niveau : 0.02 / sens croissant.

 

Echelles / Abscisse

Fenêtre 1 / abscisse : T en s (sans changement) / Echelle X : calculée par la logiciel

Echelle Y : manuelle / mini. : 0 / max. / 6

ESC.

 

F 10 Acquisition "Clap"

Les courbes (grandeurs proportionnelles à l'intensité du courant dans les circuits des micros A et B) apparaissent à l'écran, avec un décalage lié à l'éloignement différent des micros par rapport à la source.

 

Pour mesurer ce décalage :

F 8 Loupe (Sélectionner la zone utile des graphes A et B)

F 4 Zoom pour agrandir cette zone à l'écran

F 5 Curseur ; amener le réticule vertical sur le point début de la réponse du micro A

F 8 pour fixer l'origine à cette abscisse, déplacer le curseur (avec la souris ou avec touche "flèche droite") jusqu'au point équivalent de la réponse du micro B ; lire l'intervalle entre ces 2 instants.

 

Désactiver le curseur (F7), la loupe (F8, valider), le zoom (F4).

Placer le micro B à d = 1,5m du micro A.

 

F 10 Valider "Conserver l'acquisition précédente"

Accepter les noms A - 1, B - 1 et I - 1 pour cette première acquisition

"Clap"

Supprimer l'affichage de A - 1 et B - 1 de la fenêtre 1

Loupe, zoom, curseur .....

 

Faire les mesures pour d = 1m / 1,5m / 2m / 2,5m / 3m / 3,5m / 4m / 4,5m / 5m.

 

Quand les mesures sont terminées :

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Résultats :

tableau :

 

 

Détermination de la célérité du son dans l'air à température ambiante.

 

Représentation graphique : trajet = f (durée).

 

Fichier Nouveau (valider)

 

Edition Mode tableur / Variables à afficher /

Variable n°1 : à créer / d

Variable n°2 : à créer / durée

OK

remplir le tableau / Terminer F7 / F7

 

Courbes

nom : d / unité : m / couleur : au choix / style : + + + + / fenêtre 1

nom : durée / unité : s / ....

 

Echelles / Abscisse

Fenêtre 1 / Abscisse : durée (en s)

Echelle X : manuelle / mini. : - 2.10-4 / max. / 0.016

Echelle Y : manuelle / mini. : - 0,1 / max. : 5,5

ESC

 

Traitement

Modélisation / polynôme degré 1 A0 + A1*X / F2 (calculer), éventuellement : sauver (proposer un nom) / quitter.

Noter la valeur de A1. Comparer avec la valeur de la célérité du son dans l'air à cette température.

 

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