Briser un verre avec une onde sonore

[invitee5819b33]

Bonjour Bonjour!

Je suis en 1èreS et on nous demande donc de faire un TPE. Nous avons choisi comme problématique "Peut-on réellement briser un verre avec une onde sonore?".
Je sais qu'il y a déjà de nombreuses conversations sur ce sujet, mais aucune qui ne répond à nos questions:
-comment calculer la fréquence propre de notre verre
-comment calculer la force de rupture (loi de Hooke?)

Ces questions on déjà été posées, mais aucune n'a été répondue avec précision, ou elles étaient toutes très compliquées (nous ne sommes qu en 1ère). Après c'est peut-être le sujet qui est compliqué, mais c'est le propre d'un TPE...

Je sais qu'il faut utiliser la loi de Hooke, le coefficient de Poisson, le module de Young, calculer la force de rupture en fonction de la distance entre 2 atomes voisins (mais comment la connaitre???) mais aucune des relations n'est claire, que ce soit sur wikipédia ou autre!
Je sais également qu'il existe plusieurs types de cristal (cfc, cc, c), mais sans savoir ce qu'ils signifient, que le cristal est un alliage de verre (SiO2) et de plomb (Pb), et que c'est cette présence de plomb qui facilite la casse du cristal par rapport à celle du verre. Je sais aussi qu'il exoste des tas de sites de mesures de fréquence, mais je ne sais pas lequel utiliser!

Merci d'avance, j'espère que vous serez en mesure de nous aider!
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[ricoh51]

Bonsoir,
Tu t'embarques beaucoup trop loin avec tes "module d'young", "loi de Hoocke" ou tes réseaux cfc...
Tu cherches à briser un verre avec une onde sonore.
Commence par comprendre ce qu'est une onde sonore.
Ensuite lorsque tu auras compris, demande toi quelle onde pourrait briser ton verre.
Pour répondre à cette deuxième question, il faut faire une expérience très simple avec ton verre, tu tapes un petit coup dessus et tu enregistres le son que ça donne.
Puis lorsque tu sauras quelle onde sonore il faut envoyer sur ton verre pour le briser, il te faudra disposer de la puissance nécessaire, et là je doute que ton lycée possède la puissance nécessaire.
Bon courage

eric

[LPFR]

Bonsoir.

Bonjour Bonjour!

Je suis en 1èreS et on nous demande donc de faire un TPE. Nous avons choisi comme problématique "Peut-on réellement briser un verre avec une onde sonore?".

Oui, vous pouvez voir une video ici. On peut, mais avec un niveau sonore très élevé, 120 ou 130 dB si mes souvenirs sont bons. Et on ne peut les obtenir avec la voix mais un haut-parleur suffisamment puissant et l'ampli ad hoc.

Je sais qu'il y a déjà de nombreuses conversations sur ce sujet, mais aucune qui ne répond à nos questions:
-comment calculer la fréquence propre de notre verre
-comment calculer la force de rupture (loi de Hooke?)

La loi de Hooke n'a pas d'intérêt ici. C'est la loi de proportionnalité entre les forces et les déformations des objets élastiques.
Vous ne pouvez pas calculer les efforts ou les forces de rupture pour un matériau. Il faut le mesurer.

Je sais qu'il faut utiliser la loi de Hooke, le coefficient de Poisson, le module de Young, calculer la force de rupture en fonction de la distance entre 2 atomes voisins (mais comment la connaitre???) mais aucune des relations n'est claire, que ce soit sur wikipédia ou autre!

Je vous ai déjà dit, tout cela ne vous permettra pas de prévoir si et quand l'objet peut casser.

Je sais également qu'il existe plusieurs types de cristal (cfc, cc, c), mais sans savoir ce qu'ils signifient, que le cristal est un alliage de verre (SiO2) et de plomb (Pb), et que c'est cette présence de plomb qui facilite la casse du cristal par rapport à celle du verre. Je sais aussi qu'il exoste des tas de sites de mesures de fréquence, mais je ne sais pas lequel utiliser!

Vous confondez le cristal (verre au plomb) avec les cristaux en physique du solide qui n'ont rien à voir car le verres ne sont précisément pas des cristaux (dans l'acception de physiciens), mais de matériaux amorphes.

Le mot clé pour Google est "breaking glass with sound".
Au revoir.

[Jaunin]

Bonjour, Moutonnette,
Un lien pour vous donner une idée.
Cordialement.
Jaunin__

http://www.ecolemoudon.ch/classes/neuf/verres2.pdf

[A voir en vidéo sur Futura]

[invitee5819b33]

Merci beaucoup Ricoh51 et LPFR, merci de nous avoir éclairé sur nos confusions!
Nous avons eu une réunion de TPE et les profs ont jugé que toutes ces lois étaient bien trop compliquées, donc je pense qu on va simplifier et ne se servir, pour les mesures, que d'une corde ou un petit batonnet, mais c'est dommage car le but était d'expliquer ce qu il se passait durant l experience.
Sinon on a un micro, et un oscilloscope, ainsi que des logiciels au lycée, mais je ne suis pas sure pour les amplis!
Et quel genre de verre serait plus simple à casser? Flûte? Verre à pied de base?
Merci beaucoup beaucoup!

[invitee5819b33]

Merci merci je vais me pencher là-dessus!

[LPFR]

Bonjour.
Il faut, comme vous le savez, du cristal, car le Q (coefficient de qualité) de l'oscillation est plus élevé et on peut obtenir des amplitudes plus grandes pour une même excitation.
Quand à la forme du verre, toutes les demonstrandum que j'ai vues utilisaient des verres à pied. Mais c'est peut-être seulement une question de prix ou de disponibilité.
Avez-vous jeté un coup d'œil au lien qui figure dans la page vidéo que je vous ai donné? Ils donnent la description de la manip, avec des précautions à prendre, surtout pour vos oreilles.
Au revoir.

[Gilgamesh]

Avec un bon contrôle de la voix (pour trouver la résonance), un chanteur entrainé peut même briser un verre avec la voix non amplifiée, testé et approuvé par mythbuster :

http://video.google.com/videoplay?do...57442856739526


a+

[LPFR]

Bonjour Gilgamesh.
J'ai appris quelque chose. Je ne pensais pas que le niveau que l'on peut obtenir par la voix était si élevé.
Je ne pense pas que le contrôle de la fréquence soit un problème pour de gens qui ont de l'oreille.
Mais je suis frustré. Dépuis ce matin je n'arrive pas à voir la vidéo. Elle s'est arrêtée au bout de 2 ou 3 minutes et maintenant je n'arrive même pas à voir le début. Attendons que le serveur cicatrice.
Cordialement,
LPFR.

[stefjm]

Bonjour Gilgamesh.
J'ai appris quelque chose. Je ne pensais pas que le niveau que l'on peut obtenir par la voix était si élevé.

Je crois que c'est surtout le très bon facteur de qualité de ces verres qui les rend si fragiles.
On peut faire chanter facilement une verre en tournant un doigt humide sur le bord.
Avec un cristal un peu fragile, c'est la casse assurée si on n'est pas très prudent. (alors que l'énergie apportée à chaque tour pourrait paraître peanuts...)

[Gilgamesh]

Je crois que c'est surtout le très bon facteur de qualité de ces verres qui les rend si fragiles.
On peut faire chanter facilement une verre en tournant un doigt humide sur le bord.
Avec un cristal un peu fragile, c'est la casse assurée si on n'est pas très prudent. (alors que l'énergie apportée à chaque tour pourrait paraître peanuts...)

Je dirais aussi qu'il ne suffit pas d'avoir le bon chanteur, il faut aussi le faire avec de bon verre .

a+

[LPFR]

Avec un bon contrôle de la voix (pour trouver la résonance), un chanteur entrainé peut même briser un verre avec la voix non amplifiée, testé et approuvé par mythbuster :

http://video.google.com/videoplay?do...57442856739526


a+

Bonjour.
Est-ce que quelqu'un d'entre vous a réussi à voir la vidéo de Mythbusters donnée par Gilgamesh jusqu'à la fin?
Je n'arrive à voir que les premières 2 ou 3 minutes. Est-ce un problème avec mon PC?
Au revoir.

[calculair]

bonjour LPFR

Chez moi ça marche sans problème......

Essayes donc encore une fois ou j'essaye d'enregistrer le fichier et de te l'envoyer s'il rentre dans le tuyeau " mail "

cordialement

[LPFR]

bonjour LPFR

Chez moi ça marche sans problème......

Essayes donc encore une fois ou j'essaye d'enregistrer le fichier et de te l'envoyer s'il rentre dans le tuyeau " mail "

cordialement

Re.
Merci Calculair. Mais le problème venait de mon PC (peut-être la carte graphique). J'ai réussi à vois la vidéo sur le PC de ma femme.
Merci encore.
Cordialement,
LPFR

[stefjm]

Je crois que c'est surtout le très bon facteur de qualité de ces verres qui les rend si fragiles.
On peut faire chanter facilement une verre en tournant un doigt humide sur le bord.
Avec un cristal un peu fragile, c'est la casse assurée si on n'est pas très prudent. (alors que l'énergie apportée à chaque tour pourrait paraître peanuts...)

Bonjour,
Une illustration musicale des verres qui chantent : glass harp
http://fr.youtube.com/results?search...rch_type=&aq=f

A ne pas faire avec les verres en cristal trop fin de sa grand mère! (ou belle mère!)

[invitee5819b33]

Merci à tous pour vos précieuses informations ...
NOUS AVONS REUSSI A CASSER NOTRE VERRE!!! Sa fréquence était de 995Hz, et le volume assez élevé. Nous avons utilisé Audacity (PC) mais ce n'était pas très précis donc on a tatonné pendant près d'une heure avnt que ça ne marche.
Ca a marché lorsque nous avons scotché le verre a la table, est-ce un hasard ou tout simplement parce que du coup les vibrations se concentrent dans le verre au lieu de se propager dans la table, ou un truc comme ca (scientifiquement qu'est ce que cela donne?!)

Nous aurions également une petite question: Nous savons que la fréquence dépend en partie du volume d air que le verre peut contenir, mais depend elle aussi de sa forme? (pour deux verres de meme contenance, aurions nous une frequence equivalente? il me semble que non, mais je n en suis pas sure!)
Et pourquoi entendons nous un son à la fréquence propre du verre lorsqu'on le fait "chanter" ?

Voila. Nous devons rendre le dossier dans 3semaines, ce sont les finitions désormais!
Merci beaucoup pour vos conseils et explications en tout cas!

J., C., Z..

[Pio2001]

NOUS AVONS REUSSI A CASSER NOTRE VERRE!!!

Bravo ! D'autres que vous ont échoué.

Ca a marché lorsque nous avons scotché le verre a la table, est-ce un hasard ou tout simplement parce que du coup les vibrations se concentrent dans le verre au lieu de se propager dans la table, ou un truc comme ca (scientifiquement qu'est ce que cela donne?!)

Très compliqué, car la forme du verre est complexe, et la propagation des vibrations aussi.
C'est peut-être le hasard.
C'est peut-être la table qui vibrait un peu et qui a transmis des vibrations au verre.
C'est peut-être la fixation, le verre vibrerait des deux côtés, pied et récipient, et fixer le pied aurait réfléchi les vibrations du côté du récipient.

Nous aurions également une petite question: Nous savons que la fréquence dépend en partie du volume d air que le verre peut contenir, mais depend elle aussi de sa forme? (pour deux verres de meme contenance, aurions nous une frequence equivalente? il me semble que non, mais je n en suis pas sure!)
Et pourquoi entendons nous un son à la fréquence propre du verre lorsqu'on le fait "chanter" ?

La fréquence à laquelle il chante EST la fréquence propre (= la sienne). C'est la fréquence à laquelle les parois oscillent quand on les frappe ou quand on les frotte.
Le verre se brise à cette fréquence parce qu'il oscille tout seul à cette vitesse en plus d'y être forcé par le son. Ce qui augmente l'amplitude des vibrations pour une puissance sonore donnée, donc permet d'atteindre le point de rupture beaucoup plus vite qu'à une autre fréquence.

La fréquence propre dépend de la forme du verre et de sa constitution, en effet. C'est une vibration qui se propage dans la paroi. A priori, c'est le cylindre constitué par les parois du récipient qui s'écrase alternativement en longueur et en largeur (vu de dessus), prenant une forme ovale au lieu de ronde, jusqu'à ce qu'il se brise.
La vitesse à laquelle le rond passe d'un ovale vertical (vu de dessus) à un ovale horizontal est donc de 995 fois par seconde dans votre cas.
Cela va changer si le verre est plus large, car la vibration aura une plus grande distance à parcourir. S'il est plus épais aussi, car la rigidité de la paroi va augmenter la vitesse de vibration. Si la composition du verre est différente aussi, car cela va le rendre plus ou moins rigide.
Mais je pense que la hauteur du verre, toutes choses égales par ailleurs, ne devrait pas changer la fréquence.

[invitee5819b33]

Ohlala merci Pio2001! Grâce à vous notre TPE vient de faire un grand pas en avant!
Quant à notre (brillante) réussite (ou plutôt notre victoire incontestée sur notre verre), eh bien il faut avouer qu'on en n'est pas peu fières. On espere que ca va épater nos correcteurs, je suis sure que eux ne peuvent pas se vanter d'en avoir fait autant! Même nos professeurs n'y croyaient pas! Mais tout de même, en le lachant par terre, on en aurait eu pour 2secondes maximum. Alors bon, contre une heure pour démontrer quelque chose dont on a déja des preuves via internet, eh bien je préfère la méthode plus violente!

Merci encore!

[Jaunin]

Bonjour, Moutonnette,
Félicitations pour votre travail et votre recherche.
Et merci de nous avoir tenu au courant pour vos résultats.
Cordialement.
Jaunin__

[fabrej0]

Bonjour,

En effet, je pense que d'attacher le pied était une bonne idée, ne serait-ce que pour voir ! C'est ce que je me demandais en lisant le fil : et si on faisait la même chose avec une plaque de verre du style fenêtre fixée dans un cadre rigide ? mais les fenêtres vibrent à des fréquences beaucoup plus basses (au passage d'un camion à l'extérieur ou lorsqu'il y a de minis tremblements de terre).

Ma deuxième idée, c'est qu'un verre est une sorte de cloche (de carillon) renversée. Je pense qu'il est possible de trouver de la doc sur les modes de vibration des cloches, ce qui pourrait enrichir encore le boulot effectué. Il existe en particulier des cloches chinoises (je ne me souviens plus du nom exact) qui sont de forme ellipsoïdale et qui, selon que l'on frappe du côté du grand axe ou du petit axe possèdent 2 fréquences différentes de vibration.

Ma troisième idée est l'application numérique suivante :

Si on considère que la longueur caractéristique à considérer pour ce mode 0 de vibration est la circonférence du verre , ça fait un diamètre de D = 10 cm, ce qui correspond pas mal à la réalité !

Et si on remplissait le verre d'eau ?

A+
JL

[Pio2001]

Non, car 330 m/s est la vitesse du son dans l'air. Il nous faudrait la vitesse du son dans le cristal.

[fabrej0]

Très juste, désolé pour l'erreur

[invitee5819b33]

Bonjour!
Nous avons enfin rendu notre dossier, et nous preparons notre oral pour la semaine prochaine. Nous avons malheureusement effacé par erreur le film où notre verre se cassait et nous avons réessayé l'expérience 3fois depuis, mais impossible de réussir à nouveau. Tant pis! Notre seule preuve sera les débris de la première expérience!
A la fin de notre prestation orale, les profs vont nous poser des questions dont les reponses ne seront pas dans le dossier. C'est pourquoi j essaye de me renseigner sur l'influence du plomb au niveau moléculaire dans le fait que le cristal se brise, mais impossible de trouver quoi que ce soit!
Auriez-vous une idée?
Merci beaucoup pour votre aide à tous!
A bientôt!

[invitee5819b33]

Merci beaucoup fabrej0, mais qu'est ce que le lambda (c'est bien un lambda?). Enfin à quoi correspond le 0,33m (m = metres?), et comment en arrivez-vous à la déduction du diamètre?
Parce que je pensais que a l'oral, on pourrait faire un petit calcul comme ça, ça pourrait leur plaire. Mais pour en déduire la fréquence, pas le diamètre. Mais je suppose qu'en faisant
lambda = c/f donc f = c/lambda
on pourrait trouver. D'où ma question à propos du lambda et de la part du diamètre là-dedans.
Et puis on s'en fiche de la vitesse de propagation dans le cristal je suppose, puisque l'épaisseur du verre est de l'ordre du milimètre! nous avons testé une formule pour calculer la frequence propre d'un tube de cuivre fermé, on a utilisé 330m/s et on a 6Hz de différence entre notre mesure expérimentale et notre calcul (sans avoir utilisé la vitesse de propagation dans le cuivre). Donc ça va. Et puis on n'a que 16ans, il faut être compréhensif
Enfin merci beaucoup en tout cas pour cette relation!

[LPFR]

Bonjour.
Désolé, mais je pense que le calcul de Fabrejo n'est basé sur rien. La fréquence d'oscillation d'un verre dépende de sa forme, ses dimensions, de son épaisseur et de ses coefficients élastiques. Elle a peu ou rien à voir avec la vitesse du son dans l'air et encore moins avec le sont tournant autour du verre dans l'air. Et il peut osciller tout seul comme un grand dans le vide.
Au revoir.

[invitee5819b33]

ah, ok! merci!

[invitee5819b33]

enfin débarassées! nous avons passé notre oral hier (ils étaient contents les profs, ils nous ont dit qu'on avait eu une démarche très intéressante!), maintenant c'est fini fini!
MERCI à tous pour l'aide que vous nous avez apportée!

[Jaunin]

Bonjour, Moutonnette,
Félicitations et merci de nous avoir tenus informé.
Cordialement.
Jaunin__

[stefjm]

[...]maintenant c'est fini fini!![...]

Vous y avez mis le doigt, cela ne fait que commencer...
Cordialement.

[invitec7cac904]

Bonjour Moutonnette!

Tout d'abord, félicitation pour avoir réussi à casser ton verre!
Je suis en Première S et notre TPE consiste à parler des ondes sonores, vibrations, etc... Notre objectif est de casser un verre. Depuis cinq séances environ, on essaye, réessage, réréessaye, mais ça ne marche pas! On a réussi à se procurer un verre en cristal (fin, belle sonorité). Puis, on a calculer sa fréquence propre, avons reproduit celle-ci grâce à un ampli relié à un GBF mais notre verre ne casse pas! Etant donné que tu as réussi l'année dernière, aurais-tu une suggestion pour que ça marche? Quel était ton protocole? Si j'ai bien lu, tu as utilisé le logiciel "Audacity". Qu'est-ce que c'est?

J'espère que tu pourras me répondre!!
(bien sûr, si une autre personne a une proposition, qu'elle n'hésite pas à écrire un message!!)

Merci d'avance et bonne journée!