Les sons chez les dauphins (2005 Liban 4 points)

A - Généralités sur les sons

1. Une onde mécanique correspond à un phénomène de propagation d'une perturbation dans un milieu matériel sans transport de matière mais avec transport d’énergie.

2.a) Les couches d’air comme les chariots se déplacent dans la même direction que celle de l’onde :L'onde sonore est une onde longitudinale en effet le déplacement temporaire de matière au passage de l’onde est dans la même direction que celle de la propagation de l'onde.

2.b) Vidéo

La célérité d’une onde dépend de la température du milieu. Plus la température de l’air est faible plus la célérité est faible (les couches d’air ont plus de mal à se déplacer et donc à transmettre la perturbation).

B- Le biosonar des dauphins: écholocation

1. Les fréquences ultrasonores sont supérieures à 20 kHz.

2.a)

Pour plus de précisions prendre trois périodes T :

3T = 60 µs

T = 20 µs

f = 50 kHz

2.b) Vidéo

Le retard à la perturbation correspond à la durée séparant les 2 premiers maximums de tension (voir figure 2)

La distance entre les 2 récepteurs est d = 12 cm = 12x10^-2 m

2.c) La longueur d'onde est la distance parcourue par l'onde en une période T.

3. Vidéo

Durée totale d'un clic:

Durée entre deux clics d'un train:

La durée d’un train de clic est environ 830 fois supérieure à celle d’un clic. Les traits verticaux d’un train de clics représentent un clic. Du faite de l’échelle choisie on ne peut observer les variations de tensions correspondant à un clic car celles ci sont trop rapides.

4.a)

La durée entre l’émission et la réception des ondes ultrasonores est :

4.b) Vidéo

Entre l’émission et la réception le clic effectue un aller vers le fond distant de H, puis un retour de distance H vers le dauphin. L'onde ultrasonore parcourt la distance 2H pendant la durée Dt.