Mesure de la célérité du son dans l'eau (niveau TS)

[invite3465d91b]

Bonjour à tous, on m'a récemment conseillé ce site, donc me voilà membre depuis à peine 2 minutes!
Je suis une élève de TS, cependant j'avoue ne pas être une élite en physique-chimie...
C'est la raison pour laquelle je suis venue solliciter votre aide, en particulier pour un exercice...
Alors voilà :

J'ai un exercice de physique dont le but est de calculer la célérité du son dans l'eau.
Je dispose de deux émetteurs, l'un au dessus de l'eau (voie A) et l'autre complètement immergé (voie B). Ils sont accompagnés de leur récepteur et sont placés dans un aquarium de longueur L = 55 cm

Il m'est fourni également un graphique des signaux reçus. Le premier signal est reçu à t= 1x10^-2 s et l'autre à t= 1.25x10^-2 s. On m'a demandé de calculer tau et dire à quoi il faisait référence. J'ai répondu qu'il représentait le retard entre le second et le premier signal et qu'il valait 1x10^-2 s.

C'est là que tout se complique pour moi. On me demande d'écrire les relations entreL tair vair puis L, teau et veau.
Ma réponse : vair = 2L/tair et veau = 2L/teau
Après on me demande le lien entre tau tair et teau, et j'écris que tau = tair - teau.

Maintenant, je dois déduire une expression de veau qui doit être voisine de 1,5x10^3 m/s.
Cependant moi je trouve veau = 110x10^-2/(tair-tau)
<=> veau = 110x10^-2/ 10^-2 qui est égal à 110 et non 1,5x10^3 m/s.....

Je sollicite votre aide avec le plus grand besoin, parce que je ne parviens pas à trouver d'où vient mon problème, ce qui est extrêmement énervant...
Merci à l'avance!
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[obi76]

Bonjour,

un petit schéma ou l'énoncé ça aiderai (à voir les notations, le graphique etc).

[invite3465d91b]

Bien sûr, voici l'énoncé dans son intégralité :

Afin d'étudier la célérité des ondes ultrasonores dans l'eau en travaux pratiques, des élèves disposent des émetteurs et récepteurs ultrasonores sur les parois d'un aquarium de longueur L = 55 cm rempli d'eau à moitié. L'émetteur et le récepteur sont presque confondus : la propagation du son peut être considérée comme perpendiculaire à la paroi. Les salves d'ultrasons émises se réfléchissent sur la paroi opposée de l'aquarium et sont détectées par les récepteurs branchés à une interface d'acquisition : le détecteur situé au-dessus de l'eau est relié à la voie A, le détecteur immergé à la voie B. Le début de l'enregistrement est arbitraire et ne correspond pas à l'émission de la salve. La vitesse du son dans l'air est vair = 340 m.s-1.

Avec les schémas donnés en pièce jointe.

Voilà, dîtes moi si vous avez besoin de plus!

[invite6dffde4c]

Bonjour et bienvenue au forum.
Le (petit) « piège » du problème est que vous ne mesurez pas le temps de parcours dans l’eau mais la différence de temps de parcours entre le signal qui se propage dans l’eau et celui qui se propage dans l’air.
Ecrivez donc le temps pour chacun des deux parcours en fonction des vitesses dans l’air et l’eau et des dimensions de l’aquarium. N’oubliez pas qu’il s’agit des aller et retour.
Puis, faites la différence entre les deux temps.
Vous aurez tout ce qu’il faut pour déduire la vitesse ans l’eau.
Au revoir.

[A voir en vidéo sur Futura]

[invitef29758b5]

Salut

Il m'est fourni également un graphique des signaux reçus. Le premier signal est reçu à t= 1x10^-2 s et l'autre à t= 1.25x10^-2 s. On m'a demandé de calculer tau et dire à quoi il faisait référence. J'ai répondu qu'il représentait le retard entre le second et le premier signal et qu'il valait 1x10^-2 s.

D' ou vient ce résultat ?

PS 1
En fait la valeur numérique du résultat ne nous intéresse pas du tout .
Plutôt que de dire "je trouve telle valeur" il vaudrait mieux nous dire comment est obtenue cette valeur .
PS2
L' éditeur avancé permet d' écrire des valeurs en indice ou exposant , tels :
t= 1.25x10^-2 s
τ = t_air - t_eau
Plus agréable à lire

[invite3465d91b]

Merci!

Mais tau n'indique pas le retard entre le signal de l'air et celui de l'eau?

Sinon, comme c'est un aller retour, le signal parcourt deux fois la longueur de l'aquarium soit 55x2=110cm
Par contre je n'ai pas compris votre phrase... Le signal de l'eau parcourt 110cm en 1x10^-2s... je ne vois pas d'autre moyen de calculer la vitesse de l'onde dans l'eau...

Je suis désolée, il y a une notion qui m'échappe mais je ne vois pas laquelle....

[invite3465d91b]

Bonjour Dynamix,

J'ai obtenu tau en faisant la différence entre t_air et t_eau, ce qui m'a donné le résulat suivant : 1x10^-2s....
Voilà, j'espère que cela vous convient mieux!
Veuillez m'excuser, je n'avais pas prêté attention à tous ces outils sur mon iPad...

[calculair]

Bonjour
Vous voulez raisonner trop vite....

1) il est dit que l'instant d'émission n'est pas visualisée

2) on voit les instants ou le son est reçu par l'un et l'autre des micros

3) comme l'instant de départ n'est pas connu, il est difficile de calculer le temps d'un aller retour directement et avec les mesures faites

4) le temps que vous mesurez représente donc pas ce que vous dite......

[obi76]

Bonjour,

en fait, le temps qu'ont mis les signaux pour faire l'allez-retour n'est pas connu. Mais cela ne vous empêche pas de pouvoir travailler quand même, et qui sait peut-être l'éliminer de vos équations par la suite

[invite3465d91b]

Si je dois exprimer v_eau, je dois bien avoir un nombre, une valeur qui correspond à t_eau non?
Et l'enregistrement qu'on m'a donné ne sert à rien?! Parce que je me suis appuyée là dessus... On capte un premier signal (trace 2) à t= 1x10^-2s... Pourquoi je ne peux pas utiliser cette valeur?

[invite6dffde4c]

Si je dois exprimer v_eau, je dois bien avoir un nombre, une valeur qui correspond à t_eau non?
Et l'enregistrement qu'on m'a donné ne sert à rien?! Parce que je me suis appuyée là dessus... On capte un premier signal (trace 2) à t= 1x10^-2s... Pourquoi je ne peux pas utiliser cette valeur?

Re.
Dans ce type de problèmes on remplace les valeurs que l’on ne connaît pas (des « inconnues ») par des lettres qui les représentent.

Et si vous ne suivez pas les conseils que l’on vous donne, ce n’est pas la peine de perdre du temps avec vous.
A+

[invitef29758b5]

J'ai obtenu tau en faisant la différence entre t_air et t_eau, ce qui m'a donné le résulat suivant : 1x10^-2s....

Donc :
1,25.10^-2-1.10^-2=1.10^-2

Concernant le temps :
Tu connais la distance et V_air ?

[obi76]

Si je dois exprimer v_eau, je dois bien avoir un nombre, une valeur qui correspond à t_eau non?
Et l'enregistrement qu'on m'a donné ne sert à rien?! Parce que je me suis appuyée là dessus... On capte un premier signal (trace 2) à t= 1x10^-2s... Pourquoi je ne peux pas utiliser cette valeur?

Parce qu'il est bien spécifié dans l'énoncé que l'on ne sait pas quand les signaux ont été émis. Ce n'est pas forcément à t=0 sur votre graphique.

Vous ne connaissez pas t_eau, d'accord, mais rien ne vous empêche de travailler avec...

En fait en exprimant v_eau et v_air en fonction de L, tau et t_eau (que vous ne connaissez pas), vous obtiendrez deux équations. Il ne vous restera plus qu'à utiliser l'une pour éliminer cette inconnue de l'autre.

[invitecaafce96]

Bonjour,
Vous avez des réponses là-bas : http://www.ilephysique.net/forum-sujet-272922.html

[invite6dffde4c]

Bonjour,
Vous avez des réponses là-bas : http://www.ilephysique.net/forum-sujet-272922.html

Re.
Elle c'est bien moqué de nous.
Cordialement,

[invite16c04cbb]

Bonjour j'aimerais savoir comment vous trouvez pour t=10^-2 s?? Moi je trouve 0.25×10^-2 car t= t2-t1= 1.25-1
Aidez vous stp

[invitef29758b5]

Salut believe
C' est une erreur de frappe ... (I do believe)

[invite16c04cbb]

Ah.. Parce quand je fais avec mon résultat càd t=0.25.10^-2, je ne trouve pas le bon résultat aussi