Crier sur une tasse de café...

[phuphus]

Oui, mais comme le dit Domlefebvre plus haut, l'isolation parfaite de la tasse est une hypothèse de l'exercice. Implicite, certes, mais à priori, vu l'énoncé, elle est évidente. Si tu préfères, la question porte sur l'équivalence d'une énergie acoustique et d'une énergie thermique. La tasse ne sert que d'illustration. Sinon, il est clair que l'équilibre se fait quand la puissance évacuée par échanges est égale à la puissance apportée par dissipation des ondes acoustiques. Et avec 1 mW, il est évident que le delta de température sera minime. L'intérêt du problème, c'est d'avoir :

- un ordre d'idée de la puissance acoustique d'une voix humaine
- quelques notions sur les dB, éventuellement
- des notions de thermodynamique, avec la capacité calorifique massique de la flotte et la relation entre cette relation, la chaleur et la température
- un peu d'esprit de synthèse pour mener le calcul
- accessoirement, montrer que les énergies mises en jeu en acoustique sont ridicules (au passage, lorsque l'on voit les puissances électriques absorbées par les amplis et enceintes hi-fi, ça donne une idée du piètre rendement des transducteurs... Bien que la notion de rendement en électroacoustique ne soit pas si évidente puisque uniquement valable pour une sinusoïde ; en dehors, on parlera de facteur de qualité).
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[invite603107e6]

Dans les liquides, la dissipation associée à la propagation d'ondes de compression est très faible (du fait de la faible valeur de la "deuxième viscosité"). Il faut de la déformation de cisaillement pour dissiper de manière non négligeable, et il n'y en a pas dans le cas en question.

[phuphus]

Que les choses soient claires : dans la réalité, il est IMPOSSIBLE de réchauffer une tasse de café en criant dessus. En effet, si on prend tout en compte, on voit que cela ne marche pas. Le jeu est juste de comparer les énergies mises en jeu dans l'acoustique avec d'autres énergies plus 'palpables', la bonne vieille tasse de café que tout un chacun peut boire tous les jours. Les hypothèses, implicites mais évidentes de cette question, sont :

l'onde acoustique est dissipée à 100 % en chaleur dans la tasse
la tasse ne subit aucun autre échange thermique

Ce sont des hypothèses : on admet et on ne va pas chercher plus loin, ce n'est pas le but de l'exercice.

Grosso modo : tasse + onde = système, et y'a rien d'autre.

Le truc de la tasse de café est un exemple connu en acoustique pour donner un bon ordre de grandeur des énergies mises en jeu. Comme quand en primaire on nous comparait le soleil à un pamplemouse et la terre à une tête d'épingle en nous disant qu'à ces échelles, ils seraient à N mètres l'un de l'autre. C'est pareil en acoustique ; pour info, le truc de la tasse est cité en exemple dans le cours d'acoustique de l'ENSAM Paris, et tout le monde comprend qu'on compare des énergies, et que l'on n'est pas en train de dire qu'il est possible de chauffer une tasse en gueulant dessus.

[invite603107e6]

Les hypothèses, implicites mais évidentes de cette question, sont :

l'onde acoustique est dissipée à 100 % en chaleur dans la tasse

Cette hypothèse n'a rien d'évidente puisque justement elle est complètement injustifiée.

la tasse ne subit aucun autre échange thermique

C'est pourtant le seul moyen d'esperer réchauffer le café...

Ce sont des hypothèses : on admet et on ne va pas chercher plus loin, ce n'est pas le but de l'exercice.

Je ne suis donc pas d'accord avec vos hypothèses, et donc pas non plus avec vos conclusions...

[phuphus]

On ne demande pas de modéliser la réalité, mais juste de donner un ordre de grandeur pour un peu mieux manipuler un phénomène physique : l'acoustique. Si tu préfères, son prof a voulu dire :

Combien de temps faut-il crier pour que l'énergie acoustique produite soit égale à l'énergie thermique nécessaire à faire bouillir 20 mL d'eau ?
(hypothèse implicite : l'eau est à la base à 0° et on est sous 1 atmosphère...)

[invitec314d025]

Le hic de ce probleme, c'est que la réponse peut très bien être 4 ans, 5 mois, 10 semaines , 4 jours, 10 heures, 52 minutes et 41 secondes.
Je peux t'assurer qu'il existe des conditions telles que cette solution est la bonne !
En l'absence de conditions intiales, il est par contre impossible de résoudre le moindre probleme ...

Quand une question comme ça est posée à un oral, le but n'est pas vraiment de trouver un résultat numérique mais de savoir discerner quels phénomènes physiques vont entrer en jeu, de savoir modéliser le problème le plus simplement possible, et d'être capable de donner des ordres de grandeur raisonnables aux divers paramètres. C'est bien plus intéressant qu'un exercice purement scolaire.

[invite603107e6]

On ne demande pas de modéliser la réalité, mais juste de donner un ordre de grandeur pour un peu mieux manipuler un phénomène physique : l'acoustique. Si tu préfères, son prof a voulu dire :

Combien de temps faut-il crier pour que l'énergie acoustique produite soit égale à l'énergie thermique nécessaire à faire bouillir 20 mL d'eau ?
(hypothèse implicite : l'eau est à la base à 0° et on est sous 1 atmosphère...)

Je ne suis pas aussi fort que vous pour savoir ce que le prof a voulu dire. Si on se pose la question d'un point de vue exclusivement acoustique, alors l'estimation de l'odre de grandeur n'apporte rien puisqu'alors la question interressante est justement (c'est l'hypothèse que vous faites) : quelle est l'attenuation d'une onde acoustique dans un liquide...

Cordialement