24 - DETERMINATION DE LA CELERITE DU SON
(24a.PH2, 24b.PH2)
Programme 1994, Classe de 2nde.
Référence :
Bulletin de l'Union des Physiciens "Le son", n° 761, février 1994 en particulier l'article de
T. Delaurans p 311.
Principe.
Un son émis par une source est reçu par 2 micros situés à des distances différentes de la source.
Le décalage des signaux, acquis par SYSAM, permet de déduire la valeur de la célérité du son dans l'air ambiant.
Matériel :
1 alimentation stabilisée 6 / 12V, continu
2 micros A et B (combiné téléphonique) sur support
1 ruban métallique gradué 5m
fil souple 2 conducteurs 2 x 0,5 mm
21 micro-ordinateur avec SYSAM d'EUROSMART
1 platine de branchement et 1 dispositif "CLAP"
thermomètre ; relever la valeur de la température ambiante.
Déclenchement de l'acquisition, synchronisation : le dispositif "Clap" est muni d'un interrupteur qui ferme un circuit comprenant une ampoule 6V - 0,6W. Le déclenchement de l'acquisition est assuré par la synchronisation sur la voie 2, niveau : 0,02 sens croissant, à l'établissement du courant dans l'ampoule donc à l'émission du "Clap"
Réglages :
Options
Acquisition / valider "Confirmer remplacement acquis."
Voie A / D
Voie 0 / nom : A / unité : sans / couleur : jaune / style : / fenêtre 1 /
ampli : 1 / décal : 0 / mode : AUTO / calibre : 0 à +10,24V (Les 2 micros sont distants de d = 1m)
Voie 1 / nom : B / unité : sans / couleur : vert / style : / fenêtre 1 /
ampli : 1 / décal : 0 / mode : AUTO / calibre : 0 à +10,24V
(En général, les réponses des micros A et B sont à des niveaux différents ; il n'y a pas lieu de prévoir des coefficients décal.différents).
Voie 2 / nom : I / unité : ampère / couleur, style : sans importance / fenêtre : pas d'affichage
ampli : 0,1 / décal : 0 / mode : AUTO / calibre 0 à +10,24V
Acquisition
Réglages Acquis. / points : 500 / durée : 100µs / les autres paramètres : sans changements.
Synchronisation / Voie 2 / niveau : 0.02 / sens croissant.
Echelles / Abscisse
Fenêtre 1 / abscisse : T en s (sans changement) / Echelle X : calculée par la logiciel
Echelle Y : manuelle / mini. : 0 / max. / 6
ESC.
F 10 Acquisition "Clap"
Les courbes (grandeurs proportionnelles à l'intensité du courant dans les circuits des micros A et B) apparaissent à l'écran, avec un décalage lié à l'éloignement différent des micros par rapport à la source.
Pour mesurer ce décalage :
F 8 Loupe (Sélectionner la zone utile des graphes A et B)
F 4 Zoom pour agrandir cette zone à l'écran
F 5 Curseur ; amener le réticule vertical sur le point début de la réponse du micro A
F 8 pour fixer l'origine à cette abscisse, déplacer le curseur (avec la souris ou avec touche "flèche droite") jusqu'au point équivalent de la réponse du micro B ; lire l'intervalle entre ces 2 instants.
Désactiver le curseur (F7), la loupe (F8, valider), le zoom (F4).
Placer le micro B à d = 1,5m du micro A.
F 10 Valider "Conserver l'acquisition précédente"
Accepter les noms A - 1, B - 1 et I - 1 pour cette première acquisition
"Clap"
Supprimer l'affichage de A - 1 et B - 1 de la fenêtre 1
Loupe, zoom, curseur .....
Faire les mesures pour d = 1m / 1,5m / 2m / 2,5m / 3m / 3,5m / 4m / 4,5m / 5m.
Quand les mesures sont terminées :
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Résultats :
tableau :
Détermination de la célérité du son dans l'air à température ambiante.
Représentation graphique : trajet = f (durée).
Fichier Nouveau (valider)
Edition
Mode tableur / Variables à afficher /Variable n°1 : à créer / d
Variable n°2 : à créer / durée
OK
remplir le tableau / Terminer F7 / F7
Courbes
nom : d / unité : m / couleur : au choix / style : + + + + / fenêtre 1
nom : durée / unité : s / ....
Echelles / Abscisse
Fenêtre 1 / Abscisse : durée (en s)
Echelle X : manuelle / mini. : - 2.10
-4 / max. / 0.016Echelle Y : manuelle / mini. : - 0,1 / max. : 5,5
ESC
Traitement
Modélisation / polynôme degré 1 A
0 + A1*X / F2 (calculer), éventuellement : sauver (proposer un nom) / quitter.Noter la valeur de A
1. Comparer avec la valeur de la célérité du son dans l'air à cette température.
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