Ondes progressives mécaniques




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.TP n°1


TP

T S

Physique

Ondes progressives mécaniques

I)Objectifs


  • Déterminer la vitesse de propagation du son dans l’air et comprendre la notion de retard.

  • Déterminer la vitesse de propagation des ultrasons dans l’air et comprendre la notion de retard.

  • Déterminer la vitesse de propagation d’une perturbation le long d’un tuyau d’arrosage.

  • Déterminer la vitesse de propagation d’une perturbation le long d’une échelle de perroquet.

  • Déterminer la vitesse de propagation d’une perturbation à la surface de l’eau

II)Propagation d’une onde dans un milieu à une dimension


Rappel la durée entre 2 images est de 40ms

    1. Propagation d’une onde le long d’un tuyau d’arrosage.

Lire le document vidéo numérique image par image et en déduire la vitesse de propagation de l’onde le long de ce tuyau d’arrosage dans les 2 situations.

      1. v
        43 cm
        1 quand le tuyau est vide ?

      2. v2 quand le tuyau est plein d’eau ?

      3. Conclure.

Rappel la durée entre 2 images est de 40ms

III)Propagation d’une onde dans un milieu à 2 dimensions


    1. Détermination de la vitesse de propagation d’une onde à la surface de l’eau

      1. Ouvrir le fichier Onde-eau.avi à l’aide du logiciel Aviméca

      2. Adapter la taille de l’image à l’écran.

      3. Etalonner votre document (origine des axes, échelle)

      4. Pointer le document afin de déterminer la position de l’onde à différents instants.

      5. Déterminer à votre convenance (calculette ; tableur excel (par copier coller du tableau de mesures))

la vitesse veau de propagation de l’onde à la surface de l’eau.

Rappel la vitesse instantanée à l’instant t2 est définie par :


IV)Propagation d’une onde dans un milieu à 3 dimensions


    1. Atelier 1 : Mesure de la vitesse du son dans à la température de la salle de Tp

      1. Protocole

        • L’oscillographe à mémoire est préréglé en mode single.

Voie 1 micro 1 : courbe du haut

Voie 2 micro 2 : courbe du bas



      1. Résultats

        • Dessiner l’allure de l’oscillogramme. Montrer sur l’oscillogramme le retard  du à la propagation du son.

        • Calculer la vitesse du son dans l’air du son (à la température de la salle de Tp)

    1. Atelier 2 : Tp BAC Mesure de la vitesse d’ultrason dans l’air à la température de la salle de Tp

1. Mesure de la célérité des ultrasons dans l’air

1.1. Montage

Alimenter l’émetteur d’ultrasons en mode « salves » selon les indications suivantes :

Relier les deux récepteurs A et B aux entrées YA et YB d’un oscilloscope. Les positionner côte à côte face à l’émetteur.

Régler l’oscilloscope afin d’obtenir à l’écran le signal de réception des salves par les deux récepteurs.

Décaler verticalement les deux courbes afin de pouvoir les distinguer.

1.2. Mesure du retard t pour une distance d entre les récepteurs A et B

Décaler le récepteur B, dans la direction émetteur-récepteur, d’une distance d suffisamment grande pour pouvoir mesurer avec précision le retard ultrasonore t entre les deux récepteurs.

Organiser le dispositif afin de réaliser les mesures les plus précises possibles.

Afin de déterminer précisément la célérité des ondes ultrasonores, réaliser une série de 6 mesures précises du retard ultrasonore t pour différentes distances d. Reporter les mesures dans le tableau de la feuille de réponses.



1.3. Détermination de la célérité des ultrasons dans l’air

Entrer les données expérimentales d et t dans le tableur afin d’afficher le graphe montrant l’évolution de la grandeur d en fonction de t.



1. Mesure de la célérité des ultrasons dans l’air

1.2. Mesure du retard t pour une distance d entre les récepteurs A et B

Reporter dans le tableau ci-dessous les valeurs mesurées. Préciser leurs unités.


d ( )






















t ( )






















1.3. Détermination de la célérité des ultrasons dans l’air

1.3.1. Modèle mathématique choisi :

1.3.2. Compte tenu du critère de validation indiqué au début de la feuille de réponses, peut-on considérer que les données expérimentales sont en accord avec le modèle choisi ?

Étude à l’aide d’un oscilloscope et d’un tableur-grapheur

1.3.3. Déduire de la question 1.3.1. la valeur de la célérité des ultrasons dans l’air. Justifier la réponse.



V)Exploitations des résultats


    1. Définir une onde progressive.

    2. Récapitulatif des résultats.




Tuyau d’arrosage

eau

air




v1

v2

veau

vson(air)

vultrason(air)

L ou T



















    1. Indiquez si les 4 ondes étudiées sont transversales ou longitudinales ?


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