TPE 1ère S ondes sonores

[invite9dfe163f]

bonjour à tous !!!

Dans le cadre des TPE (niveau 1ère S), nous avons choisi de centré notre sujet sur les ondes sonores... Pour l'instant, notre problématique s'orienterait plutôt en ce sens :

Comment une onde sonore peut-elle mettre un objet en mouvement ?

Nous nous demandions si quelqu'un pourrait :
- nous fournir quelques sites intéressants sur les ondes sonores (études de leurs courbes et principe de résonance notament)
- nous suggérer des idées quant à une expérimentation "relativement" simple sachant que nos générateurs de son seront limités au niveau des puissances et des fréquences (ah notre cher lycée ...)

merci infiniement

giga88 et ses 2 compères
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[mort_khan/Triskaël]

nous suggérer des idées quant à une expérimentation "relativement" simple sachant que nos générateurs de son seront limités au niveau des puissances et des fréquences (ah notre cher lycée ...)

Salut,
alors j'ai peut-être une idée d'expérience pour giga88 et "ses deux compères". Je sais pas où ça vous mènera, mais ça coûte rien d'essayer.
Coté matos, c'est pas la mer à boire : un aquarium, deux liquides non miscibles de densités radicalement différentes (genre de l'eau et de l'huile d'arachide, bref deux trucs pas cher du tout) et, c'est le plus dur (!), un solide de densité comprise entre celle de tes deux liquides (pour qu'il soit au centre de ton aquarium) et de masse pas trop grande (pour qu'il soit facile de le mettre en mouvement).
Une fois tous tes "ingrédients" dans ton aquarium, tu crée, un frappant un de ses faces (de préference une des grandes), une onde. Ca devrait marcher.
Bon courage et tiens moi au courrant pour cette expérience,
MKT.

Au fait, vous êtes à quel lycée ?

[invite9dfe163f]

merci MKT ! cette idée de densité nous plait bien ... (mem si ns n'avons pas fait l'expérience) cependant, nous nous posions les questions suivantes :

- existe-t-il un solide d'une pareille densité ?
- lorsque tu parles de "frapper une des parois", est-ce bien une onde sonore qui va se propagé dans l'aquarium ??? personnelement, je pense que le choc (cette force exercée sur la paroi) provoquera une onde, onde que l'on peut considérer comme sonore ... mais si tu pouvais convaincre "mes 2 compères" avec de meilleures explications ...!!! De plus, je crois qu'un rapide cours sur les ondes nous est nécessaire (avis aux experts qui savent expliquer de façon consise !!!)
- si nous travaillons dans un milieu (huile/eau), lequel des 2 liquide faut-il considérer comme "milieu de propagation" ?

voila, dans l'espoir d'une réponse à ces questions ...

merci infiniement

giga88 et ces 2 compères

ps :notre lycée n'est pas sur Nantes meme et je sais pas si j'ai le droit de le citer ...

[invite9dfe163f]

S'il vous plait !!! répondez

[A voir en vidéo sur Futura]

[BioBen]

Onde sonore ou onde de choc, c'est pareil, c'est une onde qui se propoge en faisant "vibrer" les atomes de proche en proche non ?

[invite4b9cdbca]

tout a fait bioBen

Pour avoir moi meme fait ce sujet de TPE l'année dernière voila ce que je peux vous proposer de faire aussi

Un truc encore plus bateau.

Vous avez des enceintes de Hi-fi? (un 20W suffirait largement, en tout cas, c'est avec ça qu'on a fait l'année dernière)

Bon après tu prend un saladier, tu mets un film transparent fraicheur dessus et ensuite tu parsème quelques grains (solides de preferences) dessus. Allume tes enceintes.

Bon après je pense que vous connaissiez deja cette methode. Pour le solie de densité comprise entre l'huile et l'eau je n'en vois pas beaucoup. Je pensais a un truc en plastique lesté. sa devrait faire l'affaire. Le lest ne doit pas etre trop important. Suffisant pour augmenter la densité moyenne de ton système, sans que ça ne coule comme une brique. Tu peux essayer avec du tissus lourd.

Bon voila si il y a besoin d'autre chose, allez y

[invite58081e51]

salut, les compères, j'ai eu une idée en l'air (comme ça, oui) alors vous en faites ce que vous voulez: bon c l'experience des resonnateurs de Helmholtz. 9a consiste à voir a quelle frequence un objet (un vase un verre en cristal ou un becher fera tre bien l'affaire) entre en resonnace. Bon tu prends un becher de base (trouvée dans un labo de chimie) et tu le met en face d'un HP que tu as branchée à un GBF. Tu monte la féquence et quand ça fait oua oua (tu peux pas le louper et sinon tu demande l'aide d'un tes profs il connait surement l'experience et en fait la frequence varie selon la section de becher et la longueur etc la contenance et genre il existe une formule (je ne la connait pas) mais à mon avis ça peut etre interessant. N'hésitez pas a taper resonnance helmHoltz sur google.

En meme temps est ce que ça va vraiment vous servir ça je sais pas

[invite58081e51]

Par contre si vous faites l'isolation phonique c'etait mon tipe de l'an dernier..

[mort_khan/Triskaël]

lorsque tu parles de "frapper une des parois", est-ce bien une onde sonore qui va se propagé dans l'aquarium ???
- si nous travaillons dans un milieu (huile/eau), lequel des 2 liquide faut-il considérer comme "milieu de propagation" ?

Salut,
1°) si tu veux savoir si c'est une onde sonore, plonge le tête dans un baquet d'eau et frape une paroie. Si tu entends quelque chose, alors c'est une onde sonore.
2°)Quel est le milieu de propagation ??? Les deux !

[invite9dfe163f]

bonsoir !

je ressors mon bon vieux post TPE, le pauvre était rendu en page 13 !


alors en fait, on a réalisé l'expérience proposée par MKT et ... ben c'est assez infructueux en fait ! notre aquarium était pas très grand et on a rien eu de notable après avoir exercé le choc... tanpis.

Pour prouver ( d'une manière qualitative dirons nous) qu'une onde sonore peut effectivement mettre un objet en mouvement, on a fait l'expérience toute mignonne de kron. (HP relié à GBF dans cristallisoir recouvert d'une membrane sur laquelle reposent des grains de polystyrène ==> fréquence de résonance trouvée quand l'agitation des grains est à son paroxysme ==> effet garanti ! lol)

Dans une seconde expérience, (des chiffres ! il faut des chiffres car il faut des maths !) nous avons mesuré la fréquence de résonance d’une éprouvette à plusieurs reprises, au fur et à mesure que nous faisions diminuer la hauteur de la colonne d’air en remplissant régulièrement l’éprouvette d’eau. Une fois nos valeurs recueillies dans un tableau, nous avons exporté nos résultats sous Regressi, logiciel permettant de modéliser une courbe et d’en donner son équation à partir de l’acquisition de nos valeurs. Nous avons obtenu la courbe représentant la fréquence de résonance de l’éprouvette en fonction de la hauteur de la colonne d’air. Son allure est semblable à celle de la fonction inverse, il n’y a donc pas proportionnalité.

J'aimerai analyser cette courbe pour en tirer des conclusions intéressantes quant à l'influence du volume d'un solide sur sa fréquence de résonance mais je ne sais pas comment m'y prendre !
Est-ce que cela sert à quelquechose d'étudier ses limites ? est-ce que vous savez si la courbe prend vraiment toujours cette allure de fonction inverse (sur ]0;+infty[ biensur), même au niveau des ultrasons et des infrasons ???(nos fréquences vont de 200Hz à 1400Hz je crois).
Pour info : on a trouvé ceci comme équation :
F(h) = 4580h exposant-0.7941 (désolé faut que jme mette au LaTeX je sais !!!)

cela vous semble-t-il normal ? je veux dire cohérent ?
voila ou j'en suis

pourriez vous m'aidez, me donnez des pistes

TIA

[invite4b9cdbca]

Euh... Ta courbe m'a l'air intéressante mais il faudrait que vous puissiez prouver qu'il y a un réel lien entre le volume d'un solide et sa fréquence de résonnance... Pour cela, peux tudécrire un peu plus précisément le protocole expérimental ? Je ne vois pas trop comment vous avez fait, en fait...

Cordialement

Kron

[invite9dfe163f]

bonjour,

alors j'essaie de redécrire l'expérience :

On a pris une éprouvette (250ml je crois, peu importe, cela représente notre colonne d'air) et avec un GBF et un HP, on a trouvé sa fréquence de résonance. Puis nous avons rempli notre éprouvette de 20ml d'eau, mesuré la fréquence de résonance, ajouté encore 20ml ect ...

et donc nous nous sommes retrouvés avec ce graph (que je n'arrive pas à mettre en pièce jointe !)

voila ...

note : pour chaque mesure, on a pris la 1ère fréquence de résonance trouvée, la plus faible en fait (cela s'appelle le fondamental je crois)

[invite4b9cdbca]

Hmm... je pense (pense seulement, il fudrait vérifier) que c'est dû au fait que l'eau absorbe une partie des perturbations mécaniques...

[Romain-des-Bois]

Hmm... je pense (pense seulement, il fudrait vérifier) que c'est dû au fait que l'eau absorbe une partie des perturbations mécaniques...

Pas sûr du tout ! mais je peux me tromper


Les ondes :
une onde mécanique est un phénomène de propagation d'une perturbation sans transport de matière.
la propagation se fait de "proche en proche". dépression (éloignement des molécules) et compression (rapprochement des molécules) se succèdent.

Pour l'expérience :
Je suis guitariste et je me suis apercu de quelque chose qui peut t'être intéressant : quand on monte un peu le volume de l'ampli, la caisse claire "frétille". Ce sont en fait les ressorts de la peau qui "bougent" par propagation de l'onde sonore. bien sûr vous n'allez pas amener une batterie et une guitare avec un ampli à l'oral, mais ca peut vous aider !

[invite9dfe163f]

Hmm... je pense (pense seulement, il fudrait vérifier) que c'est dû au fait que l'eau absorbe une partie des perturbations mécaniques...

oui moi aussi je pensait à ça au début ; mais finalement je pense que non, l'eau n'absorbe rien du tout. Je m'explique (enfin j'essaie ...), quand on a cherché les fréquences de résonance, on prenait seulement le fondamental. Un prof est passé, il a cherché avec nous les harmoniques, et nous disait qu'en principe, les valeurs des fréquence des harmoniques devaient être des multiples impairs de la valeur du fondamental. (vous me suivez ?) Or, j'ai cherché un peu dans les bouquins de spé physique de term., et j'ai vu qu'en travaillant avec une colonne d'air "ouverte" aux 2 extrémités, les valeurs des fréquences des harmoniques sont des multiples. De plus, il y avait un tp avec la résonance d'une éprouvette, et ils parlaient également de multiples impairs.
J'en conclu que d'après le prof, l'eau réfléchi les ondes sonores dans notre expérience. Donc l'allure particulière de ma courbe n'est pas due à l'eau.

j'en ai aussi conclu que l'on travaillait avec des ondes stationnaires.
Pour en revenir à mon graphe, j'ai donc la fréquence de résonance en fonction de la hauteur de ma colonne d'air. Comme je l'ai expliqué, j'aimerai l'analyser pour pouvoir en tirer des conclusions intéressantes (c'est peut-être impossible ! ) ; donc je pensais, avec la fréquence, trouver la période et rebondir sur une caractéristique de l'onde en fonction de la hauteur de la colonne d'air ...

Mais j'avoue que je suis un peu paumé ! lol et j'aimerais avant tout savoir si quelqu'un était en mesure de me dire si ma courbe est logique ou si on s'est planté dans l'expérience et que normalement on se retrouve avec un droite (d'ou rapport de proportionnalité, d'ou interprétation + simple !)

mais pour d'autres idées/ pistes, je prends !

TIA

[invite4b9cdbca]

Pas sûr du tout ! mais je peux me tromper

Les ondes :
une onde mécanique est un phénomène de propagation d'une perturbation sans transport de matière.
la propagation se fait de "proche en proche". dépression (éloignement des molécules) et compression (rapprochement des molécules) se succèdent.

Certe, mais l'eau peut très bien absorber une partie de l'énergie véhiculée dans la perturbation... Du fait surtout de sa nature liquide, je dirais... enfin bref, c'est surtout le principe que dans l'eau le son se propage plus lentement et que très vite il est dissipé.

Je n'utilise peut eter pas des termes adaptés, mais c'est là.

[invite9dfe163f]

c'est surtout le principe que dans l'eau le son se propage plus lentement et que très vite il est dissipé.

ah ben non, le son se propage plus vite dans l'eau que dans l'air !

[invite3e30c0a4]

ah ben non, le son se propage plus vite dans l'eau que dans l'air !

je suis tout à fait d'accord avec giag88 : le son se propage plus vite dans l'eau que dans l'air.
Essaye "propagation du son dans l'eau" sur google tu verras !

[invite4b9cdbca]

Effectivement je me suis trompé... Encore desolé. Pour renseignement, on a :

dans l'eau : c=1480 m/s
dans l'air : c=343 m/s

Je m'excuse pour la bourde, encore une fois.

Kron

[invite9dfe163f]

dans l'eau : c=1480 m/s
dans l'air : c=343 m/s

et dans le métal pfffiu......je vous dis pas !

Pour en revenir à mon histoire, voilà ci-joint le graphe en question.

Alors, personne pour m'aider ?

[invite4b9cdbca]

Hmmm... A première vue, ton graphique ressemble à une fonction de la forme :

f(x) = A[1-e^(-x/tau)]

Je peux pas m'avancer plus, mais je dirais que ça pourrait (j'ai bien dit pourrait) être ça... Mais comme tu n'as pas encore vu les fonctions exponentielles en première S, ben, je sais pas, il te faudra te contenter d'analyses simples...

[invite9dfe163f]

... nous nous sommes contentés d'analyses simples, nous sommes passé à l'oral et les profs avaient l'air satisfaits !!!

je vous remercie pour votre aide et toutes vos réponses !

[invite4b9cdbca]

Il est aussi bon de voir que nos connaissances peuvent profiter à d'autres. En tout cas, bonne continuation.

Au plaisir.

Kron

[invitef50530f8]

Je sais , j'arrive en retard ^^
J'envoie ce message telle une bouteille à la mer.

Je suis en premiere S et j'aimerais avoir la même problématique que toi.
Si jamais tu reçois ce message, peux tu me dire comment tu as procédé ? Ton plan ?

Merci