Fiche de révision : Ondes sonores et vitesse du son

📋 Plan du Cours

1. Définition et propagation sonore
2. Relation vitesse distance durée
3. Mesure expérimentale avec microphones
4. Applications numériques de la vitesse

📖 1. Définition et propagation sonore

🔑 Notions clés & Définitions

• Onde sonore : Propagation dans l’espace d’une vibration locale de la matière, constituée d’une succession de compressions et de dilatations d’un milieu matériel.

📝 Points essentiels

📌 Une onde sonore transporte de l’énergie cinétique, mais elle ne transporte pas de matière.

📌 Une onde sonore se propage uniquement dans un milieu matériel et ne se propage pas dans le vide.

💡 Astuce mémo

Onde sonore : énergie transportée, matière non transportée

📖 2. Relation vitesse distance durée

★ À maîtriser

📐 Formule — La vitesse de propagation d’une onde se calcule avec la relation $V = \frac{d}{\Delta t}$, où V est exprimée en m/s, d en m et Δt en s.

Compléments

📐 Formule — La distance de propagation se déduit de la relation $d = V \times \Delta t$.

📐 Formule — La durée de propagation se déduit de la relation $\Delta t = \frac{d}{V}$.

💡 Astuce mémo

V = d / Δt

📖 3. Mesure expérimentale avec microphones

★ À maîtriser

• Pour déterminer expérimentalement la vitesse du son, on mesure la distance entre deux microphones, on enregistre les signaux avec un logiciel, on relève le décalage temporel entre les signaux, puis on applique la relation $V = \frac{d}{\Delta t}$.

Compléments

• L’expérience utilise une règle de 2 m graduée au millimètre, deux microphones, le logiciel Latis Pro et les mains de l’expérimentateur pour produire le son.

• Dans Latis Pro, le nombre de points doit être réglé sur 2000 et la durée totale sur 1 s.

💡 Astuce mémo

Mesurer la distance → relever le décalage temporel → calculer la vitesse

📖 4. Applications numériques de la vitesse

★ À maîtriser

• Pour une distance de 7,000 m et une durée de 0,021 s, la vitesse calculée est $V_{son} = \frac{7{,}000}{0{,}021} = 333\ \text{m/s}$.

• La valeur indiquée pour la vitesse du son dans l’air est 340 m/s.

• Pour une distance de 0,450 m et un décalage de 1,2 × 10⁻³ s, la vitesse obtenue est $V = \frac{0{,}450}{1{,}2 \times 10^{-3}} = 375\ \text{m/s}$, soit environ $3{,}8 \times 10^2\ \text{m/s}$.

Compléments

• Avec deux téléphones, les temps mesurés sont t₁ = 18,164 s et t₂ = 18,185 s, soit une durée de propagation Δt = 0,021 s.

• Lors d’une expérience avec deux microphones distants de 45,0 cm, les signaux apparaissent à 1,2 ms et 2,4 ms, donnant un décalage temporel de 1,2 ms.

• Dans une autre mesure, les temps relevés sont 0,294043 s et 0,29825 s, leur différence vaut 0,004207 s et, pour une distance de 1 m, la vitesse calculée est 237,699073 m/s.