TP n° 1 : Mesure de la célérité d’une onde sonore.

 

Expérience Paillasse Professeur :  Proposer un protocole expérimental simple permettant de mesurer la vitesse du son dans l’air (utilisation d’un clap sonore et d’un ou plusieurs micros). Préciser la fonction transducteur d’un micro

 

Les ultrasons sont des ondes sonores que nous ne pouvons détectés à l’aide de nos oreilles.

 

1)      Mode Opératoire.

But : Vous devez déterminer la célérité d’une onde sonore dans l’air à la température ambiante.

 

Matériel :               -      Emetteur ultrason + générateur.

-          2 récepteurs ultrasons

-          Câbles de connexion

-          Oscilloscope

-          Règlé

 

à      Réaliser le montage expérimental représenté ci-dessous :

à      Brancher les récepteurs sur les deux entrées de l’oscilloscope en mode balayage.

à      Mettre en marche le générateur de salves ultrasonores.

à      Régler la base de temps de l’oscilloscope afin d’obtenir une ou deux salves sur chacune des voies.

APPEL PROFESSEUR

à      Déterminer le retard entre les oscillogrammes d’une salve captée par le récepteur R1  puis par le récepteur R2.

 

 

à      Mesurer précisément la distance entre les récepteurs R1 et R2 sur le réglé.

 

 

 

2)      Résultats.

à      Remplir le tableau à l’aide des mesures expérimentales et calculer la célérité de l’onde.

 

1

2

3

4

5

d : Distance R1/R2 [cm]

10,0

15,0

20,0

25,0

30,0

t : Retard R1/R2 [ms]

 

 

 

 

 

V : célérité [m.s-1]

 

 

 

 

 

 

à      Déterminer la valeur moyenne de la célérité de l’onde ultrasonore.

 

 

 

à      Comparer la valeur expérimentale à la valeur théorique Vthéo = 340 m.s-1 à 20°C. Evaluer l’incertitude expérimentale. Conclure sur la précision de vos mesures.

 

 

 

APPEL PROFESSEUR

 

3)      Vérification de la fréquence n = 40 kHz des ondes ultrasonores

®        Placer l’émetteur ultrasonore en mode salve ; une salve d’ultrasons est une perturbation sonore de fréquence n = 40kHz séparée par une durée réglable.

®        Brancher l’émetteur en voie A de l’oscilloscope en mode balayage sur le calibre temporel 10 ms.div-1.

®        Brancher en voie B de l’oscilloscope le récepteur ultrasonore.

®        Sélectionner le mode dual sur l’oscilloscope afin de visualiser les deux voies A et B en même temps.

®        Schématiser votre montage

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

®        Schématiser le signal observé. Mesurer à l’écran la valeur de deux ou trois périodes.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

APPEL PROFESSEUR

 

®        En déduire la fréquence n du signal émis et reçu.

 

 

 

 

 

®        Calculer l’erreur expérimentale de votre mesure. Votre résultat est-il en accord avec la valeur indiquée ?

 

 

 

 

 

 

 

 

APPEL PROFESSEUR

remarques :

1) faire l’acquisition avec synchronie

2) ça prend combien de temps ce TP ?