Fabrication d'un tube de Kundt

[dano57]

Bonjour, je désire fabriquer un tube de Kundt et j'aurai besoin de quelques renseignements:

- Est-ce que le fait que le tube soit en plexiglas et transparent (au lieu d'un tube de verre) n'influe pas sur les mesures ? Savez-vous où je peux en trouver ?

-Ensuite je veux utiliser une tige en métal à l'extrémité de laquelle je mettrai un bout de bouchon de liège, je peux utiliser n'importe quel métal ?

- La manière dont est fixé le tube et la tige peut-elle influer sur les mesures ?

- Ma dernière question réside sur la manière de créer des vibrations à l'intérieur, j'ai lu qu'il faut frotter la tige ? Si quelqu'un peut me dire comment s'y prendre avec un peu plus de précisions ?

Je vous remercie infiniement pour vos réponses !
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[LPFR]

Bonjour.
Le tube peut être en verre ou en plexiglas. Dans mes souvenirs il devait faire dans les 40 mm de diamètre.
La tige fait entre 80 cm et 1 m avec un diamètre autour de 8 mm. ce n'est pas critique, mais il faut qu'elle résiste aux efforts pour la faire vibrer.
On en trouve des vendeurs de tubes de plexiglas sur le web. J'ai trouvé ce site mais je ne l'ai pas essayé.

Vous utilisez la tige du métal dont vous voulez mesurer la vitesse du son. À l'extrémité vous mettez un disque de métal d'un diamètre un peu plus petit que le tube en plexiglas.

Vous pouvez fixer le tout sur une planche en contreplaqué sur des cales en bois, pour régler la hauteur.
La tige doit être très solidement fixée par le milieu. Faites deux cales avec une gorge peu profonde et fixez l'ensemble planche-cale-tige-cale avec un serre-joint solide.

Faire vibrer la tige n'est pas évident. Il faut prendre un bout de tissu, l'imbiber dans de l'alcool (précautions d'usage avec des produits inflammables) et serrer la tige avec le tissu. Puis tirer fortement en réglant la pression des doigts sur la tige. Au bout de quelques essais on prend le tour de main.

Dans le tube on met de la poudre. Classiquement c'est de la poudre de liège. Mais je pense que de la semoule ou de la chapelure doivent réagir correctement.
La poudre "se dresse" avec le son est se regroupe aux ventres (ou c'est aux nœuds ?). On peut jouer avec la position du tube pour améliorer la résonance.
Au revoir.

[phuphus]

Bonjour à tous les deux,

je crois qu'il y a une ch'tite confusion... Sauf méconnaissance de ma part (mais ça, c'est très probable ), Kundt a utilisé sont tube pour mesurer la vitesse des ondes acoustiques dans l'air. Je ne crois pas avoir entendu parler d'une application permettant de mesurer la vitesse de propagation des ondes mécaniques dans un métal. Par contre, c'est aussi utilisé pour mesurer le coefficient de Sabine de matériaux.

Historiquement, Kundt a utilisé une barre métallique pour produire l'onde sonore incidente. Dorénavant, on prend plutôt un haut-parleur.

Je n'ai jamais fait de tests comparatifs verre vs métal, mais comme dit sur un autre fil, j'ai déjà eu l'occasion de comparer, dans des conditions similaires à celles d'un tube de Kundt, le comportement d'un tube alu et d'un tube PVC, et clairement le tube PVC, bien que moins raide, donnait de meilleurs résultats (grâce à son amortissement plus élevé). Donc je pense que le plexiglas (PMMA) sera ici à préférer.

Pour la fixation du tube, il n'y a pas de précautions particulières à prendre, sauf si tu comptes exciter le truc à 150 dB.

Pour la tige, je n'ai pas non plus tout compris. Soit tu utilises de la poudre fine (typiquement de la poudre de lycopode, j'ai aussi déjà vu la manip avec du sable de Fontainebleau, mais comme le dit LPFR ça doit marcher même avec de la chapelure. Pour la semoule, je pense que c'est un peu lourd et qu'il faut des niveaux élevés), soit tu mets dans le tube un microphone de petite taille au bout d'une tige (si le microphone est trop gros, il perturbe la mesure. Un petit micro à électret au bout d'une tige de 8mm de diamètre comme le suggère LPFR est une bonne solution).

Il peut aussi être utile de placer le matériau à mesurer (cas de la mesure du coef de Sabine) au bout d'une tige coulissante (est-ce pour cela que tu veux placer ton bouchon de liège au bout d'une tige ?) de manière à pouvoir adapter les dimensions du tube à la fréquence d'excitation. Dans ce cas, il faut bien avoir en tête que le tube de Kundt ne sera jamais le siège d'ondes stationnaires. Puisque l'onde incidente est en partie absorbée par le liège, alors l'onde réfléchie est d'amplitude moindre que l'onde incidente et il est impossible d'obtenir une onde stationnaire. Par contre, l'enveloppe de l'onde totale est, elle, stationnaire, et c'est cela que l'on voit se dessiner sur la poudre ou que l'on mesure avec le microphone coulissant.

Si c'est vraiment une mesure du coef de Sabine que tu veux faire, avec à une extrémité une rondelle de liège mobile, il faudra veilleur à avoir une bonne étanchéité entre la rondelle de matériau à mesurer et le tube.

[LPFR]

Bonjour à tous les deux,
je crois qu'il y a une ch'tite confusion... Sauf méconnaissance de ma part (mais ça, c'est très probable ), Kundt a utilisé sont tube pour mesurer la vitesse des ondes acoustiques dans l'air. Je ne crois pas avoir entendu parler d'une application permettant de mesurer la vitesse de propagation des ondes mécaniques dans un métal. Par contre, c'est aussi utilisé pour mesurer le coefficient de Sabine de matériaux.
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Bonjour Phuphus.
En réalité c'est "les deux mon général". Le titre de sa publication le dit:

^ Kundt, A. (1866). "Ueber eine neue Art Akustischer Staubfiguren und über die Anwendung derselben zur Bestimmung der Shallgeschwindigkeit in festen Körpern und Gasen". Annalen der Physik (Leipzig: J. C. Poggendorff) 127 (4): p.497–523.

Traduction Google:
A propos d'un nouveau type de figures acoustiques et de la poussière sur l'application de celle-ci afin de déterminer la vitesse du son dans les solides et les gaz.

Voir wikipedia.
Cordialement,

[A voir en vidéo sur Futura]

[phuphus]

Bonjour LPFR,

merci beaucoup pour cette précision ! Je mangerai moins ignare à midi, en espérant que je me coucherai encore moins ignare ce soir

[dano57]

Merci pour ces précisions ^^ la poudre se regroupe aux noeuds de vibrations.

J'ai gagné ma journée: en fouillant bien j'ai réussi à trouver un tube de verre chez moi 50 cm de long 25mm de diamètre, il est fixé il reste à trouver un disque de bon diamètre et la tige bien sûr.. Je mettrais une photo, une fois tout fini ^^

Merci encore.

[dano57]

Voilà une photo de mon essai:



J'aurai juste voulu savoir pour la partie de gauche le bouchon de liège suffit t'il et doit-il y avoir encore de l'espace entre ce dernier et le verre ? Pareil pour celui de droite ? Merci !

[phuphus]

Bonjour dano57,

ton tube a l'air sympa ! Ce que l'on voit sur la photo est le résultat après excitation ? Ca y ressemble, le liège a l'air d'avoir été expulsé près des extrémités, où l'on a bien un ventre de pression / noeud de vitesse.

La distance entre tes 2 bouchons correpond-elle à la 1/2 longueur d'onde à la fréquence d'excitation ?

Si c'est le cas, cela veut dire que tes bouchons sont correctement ajustés et que ce n'est pas forcément la peine de faire mieux. Sinon, c'est que le mauvais ajustement du bouchon de gauche ou de droite produit un résonateur de Helmholtz qui expulse localement le liège (c'est donc un tube de Kundt Bass Reflex ! )

[LPFR]

Bonjour.
Joli montage.
Avez-vous réussi à exciter la tige?
Je trouve le support de celle-ci un peu faible. Il risque de plier quand on tire sur la tige.
Vous pouvez calculer la fréquence (et la longueur d'onde dans l'air, à partir de la vitesse dans la tige trouvée sur le web et en se rappelant que la longueur d'onde est deux fois la longueur de la tige. Ça vous permettra de prérégler la longueur de la zone de résonance dans le tube.
Au revoir.

[dano57]

Ce que l'on voit sur la photo est le résultat après excitation ?

Non, malheureusement c'est uniquement la disposition du liège.

La distance entre tes 2 bouchons correpond-elle à la 1/2 longueur d'onde à la fréquence d'excitation

Non, c'était juste la fin du montage, là je les ai espacé de 2 longueurs d'ondes.

Joli montage.
Avez-vous réussi à exciter la tige?

Merci mais malheureusement je suis près de l'ampoule, mais sans succès, j'essaie avec une serviette de vaisselle et de l'alcool ménager, y a-t-il mieux ?

Je trouve le support de celle-ci un peu faible. Il risque de plier quand on tire sur la tige.

J'ai refait un support, plus solide qui ne bouge pas et la tige ne bouge pas même quand je tire sérieusement.

Avez-vous une autre idée de ce que je peux utiliser d'autre pour l'excitation ?

Merci !

[LPFR]

Re.
À l'époque (lointaine) où il y avait ce TP, certains étudiants arrivaient assez vite à exciter la tige et d'autres mettaient longtemps. Il faut persévérer.
Dans mon souvenir il faut serrer très fort la tige entre le pouce et l'index et le majeur puis tirer en arrière. L'excitation se fait un peut comme le doigt sur le bord d'une coupe en cristal ou une craie sur le tableau, ou les freins d'une voiture par un processus de "stick-slip". Il faut réussir à trouver le bon dosage de la force de serrage.
Assurez-vous que la tige est bien tenue en son centre.
Et qu'elle est lisse. Au moins comme celles que l'on achète aux magasins de bricolage.
Et que ce n'est pas une tige filetée !
A+

[dano57]

Merci.

Je vais essayer et encore essayer, je finirais bien par aboutir^^

[dano57]

Bonjour,

J'ai réussi à la faire vibrer, mais le problème est que les grains de matière que j'utilise (de liège, sel, poivre) ne bougent pas, vous avez une explication ? Je touche souvent le verre avec le bouchon de liège qui a le rôle de piston, si je prend autre chose, d'un diamètre plus petit est-ce que cela pourra encore marcher ?

Merci de vos réponses !

[LPFR]

Bonjour.
Vos voisins ne se sont pas plaints?
Est que le bruit est très fort et à la limite du supportable?
Si ce n'est pas le cas, le problème vient de là.

Assurez-vous que la poudre est bien "désagglomérée".

Effectivement, le problème provient peut-être d'utiliser du liège comme coupleur.
Collez une rondelle (ou une pièce de monnaie) plus petite que le tube avec de l'Araldite ou de la colle thermofusible) sur l'extrémité de la tige.
Collez une autre sur le bouchon au fond du tube.
Au revoir.

[dano57]

Merci pour les conseils.

Je viens d'essayer avec de la colle à chaud, le bruit est supportable et toujours pas de mouvement.
Je vais voir cette semaine de montrer cette manipulation peut-être que quelqu'un verra ce que je ne vois pas et pour le moment mes doigts ne suivent plus.