Mesure de la célérité du son dans l'air

[ghirlandaio]

Bonjour, il y a certaines questions de ce TP que je n'arrive pas à répondre... J'ai besoin de votre aide s'il vous plait...

Photos 583.jpg
Dispositif*: Deux microphones placés à une distance d = 1,50 m l'un de l'autre sont reliés aux 2 voies d'une carte d'acquisition. Un son bref et suffisamment intense est émis à l'aide d'un clap, dans l'alignement des 2 microphones.

Voici un document de l'expérience*: Photos 584.jpg

1) Qualifier une onde sonore. Légender et commenter les courbes obtenues.
2) Rédiger le protocole permettant de déterminer la célérité du son dans l'air à partir de l'enregistrement précédent.
3) Calculer la célérité du son en donnant les détails du calcul
4) Calculer la valeur théorique de la célérité des ultrasons dans l'air à la température de l'expérience.
5) Calculer l'écart relatif (v expérimental – v théorique)/v théorique. La valeur expérimentale des ultrasons est-elle cohérente*? Justifier

1) Une onde sonore est une onde mécanique progressive qui se propage dans l'air.

Le son qui arrive dans le micro 1 commence à 0m.s le son se propage dans l'air et arrive au micro 2 à 4,2 m.s
Il y a une forte intensité au début jusqu'à 9m.s puis celle-ci diminue jusqu'à plus de 40 m.s

2) Ouvrir le logiciel de calcul permettant de calculer le temps de propagation entre le premier micro et le 2ème
Faite un son bref vers le premier microphone avec un objet à votre disposition après avoir lancer le logiciel
Prenez les mesures du logiciel par rapport à la courbe et calculer la distance entre le micro 1 et 2
Puis mesurer la distance en m entre les 2 micros
Calculer la célérité.

3) Je n'ai pas pu faire...
4) v théorique = 331,01
5) Pas pu faire...
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[louloute/Qc]

1) Une onde sonore ne se propage pas seulement dans l’air. Dans l’eau, les Belugas du St-Laurent s’en servent pour localiser les bancs de morue; elle peut aussi traverser du solide, comme le mur mitoyen avec mon Chr.ss de voisin. En gros, il n’y a que dans le vide qu’une onde sonore ne se propage pas.

2) En effet, comment faire sans un logiciel pour calculer une division!!!

3) La, c’est en effet niveau doctorat!
Le son arrive 4,2ms (pas de point entre m et s, sinon on lit mètre seconde) au second micro séparé d’un mètre et demi du premier; quelle peut bien être la célérité??? Je crois qu’on va devoir attendre les lumières de LPFR!

4) Sans doute exact.

5) Évidement, sans la réponse à 3), ça devient très inextricable!

[mike.p]

Bonsoir,

on s'attendrait à des courbes déphasées plus semblables pour avoir plusieurs point de mesures ; peut être avec les couleurs

ben alors , avec la durée et la distance , que vous faut il de plus pour calculer la vitesse ?

[LPFR]

Bonjour.
Comme ne le dit pas Mike.p (parce qu'il est trop gentil). Vos courbes sont illisibles. Ça aurait été mieux de décaler les deux traces verticalement.

Si vous n'êtes pas capable de répondre à la question 3, c'est grave. Cela veut dire que vous n'avez pas compris la manipulation, ni ce que l'on mesure.

La vitesse du son dans l'air dépend de la température. Si vous obtenez 331 m/s on se caille les miches dans votre labo.
Par contre avez vos valeurs mesurées, je trouve qu'il fait vraiment chaud.

Au revoir.

[A voir en vidéo sur Futura]

[ghirlandaio]

3) C'est bon j'ai réussi : 1,50/4,2 ! C'était évident je suis aveugle...

4) Je ne suis pas sure pour la valeur théorique... On me dit de le faire avec la température de l'expérience mais on m'indique pas sur le graphique la température de l'expérience... J'ai juste y = 1,4, R = 8,314 et M = 29*10^-3 kg.mol-1 et (Rappel : T (en K) =T (en C°) +273) comme donnée...

5) Je sais pas...

[LPFR]

Re.
Prenez la température habituelle dans une salle de TP. Par exemple -70°C.
A+

[ghirlandaio]

Bon je vais prendre 21° x)

4 ) √((1,4*8,314*21)/29*10^-3) ≈ 0,09 ?
5) De l'aide please ><

[LPFR]

Re.
La seule température que l'on utilise en physique est la température absolue (en kelvins).
A+

[ghirlandaio]

4) Je trouve environ 1...

[louloute/Qc]

Si tu vas voir chez Wiki…

http://fr.wikipedia.org/wiki/Vitesse_du_son

…à peu près au milieu du document, tu trouveras la formule :


cair = 20,05 sqrt T

21 degrés C = 273 + 21 = 294 K

sqrt (294) = 17,15

cair = 20,05 x 17,15 = 344 m/s

[LPFR]

Bonjour Louloute.
Je ne pense pas que vous rendiez service à ghirlandaio en faisant l'exercice à sa place.
Au revoir.

[ghirlandaio]

La formule √((yRT)/M) ne me sert donc à rien ?

[ghirlandaio]

En changeant de calculatrice, j'ai trouvé cette valeur avec ma formule, merci beaucoup !

Pour la 5, vexpérimental =0,35 ? vthéorique = 344m/s
Donc (vexpérimental - vthéorique)/vthéorique = à environ -0,99 ...

[obi76]

Bonjour,

En changeant de calculatrice

je doute que ce soit la faute à la calculatrice...

[ghirlandaio]

J'ai mal tapé la puissance ^-3

[Chanur]

Bonjour,

vexpérimental =0,35 ?

Ça dépend : avec quelle unité ?

Dans le calcul (vexpérimental - vthéorique)/vthéorique, il faut évidemment que vexpérimental et vthéorique soient exprimées avec la même unité ...

[ghirlandaio]

3)1,50/(4,2*10^-3) = 357 m/s

5)(357-344)/344 = 0,03 ? Que dois-je en déduire ?

[Chanur]

Bonjour,

3)1,50/(4,2*10^-3) = 357 m/s

5)(357-344)/344 = 0,03 ? Que dois-je en déduire ?

Que la mesure colle avec la théorie à 3% près, ce qui est tout à fait honorable.

On peut ensuite affiner en cherchant les causes de cet écart :
- pour le calcul théorique : quelles hypothèses simplificatrices a-t-on faites ? De combien impactent-elles le résultat ?
- pour la mesure : quelle est la précision de chaque instrument utilisé ? De combien l'erreur brute sur la mesure modifie-t-elle le résultat ?

Et éventuellement, refaire des mesures, utiliser des instruments plus précis, un protocole expérimental plus proche de la théorie, un calcul théorique avec d'autres hypothèses, etc.