Acoustique --- Introduction ---

Ce module regroupe pour l'instant 11 exercices sur l'étude du son dans les différents programmes (de la seconde à la terminale)

Intensité sonore (Ens Sci)

Un haut parleur émet un son avec une puissance P= W.
  1. Calculer l'intensité sonore, I1, du son reçu par une personne placée à m du haut parleur. I1= Ne pas oublier d'indiquer l'unité
  2. Que devient cette valeur si la personne se déplace à une distance ? I2= Ne pas oublier d'indiquer l'unité
Rappel: les puissances de 10 s'écrivent en utilisant la lettre E ou e.
Exemple:2,8 ×10-2 s'écrit 2.8e-2 ou 2.8E-2

Analyse d'un son

Voici un fichier son à télécharger ( Faire un clic-droit et choisir "enregistrer la cible du lien sous".)
A l'aide d'un logiciel tel que Régressi ou Audacity, effectuer l'analyse afin de déterminer la fréquence f de ce son.
f= Ne pas oublier d'indiquer l'unité

Effet Doppler et analyse d'un son

A l'aide d'un micro, on enregistre le son émis en continu dans un véhicule.
On obtient le fichier suivant: fichier son à télécharger. ( Faire un clic-droit et choisir "enregistrer la cible du lien sous".)
Déterminer, à l'aide d'un logiciel tel que Régressi ou Audacity, la fréquence émise par ce signal.
f= Ne pas oublier d'indiquer l'unité Sur le trottoir,un piéton enregistre le son qu'il perçoit. Après analyse, le piéton mesure sur un spectre que le son qu'il a enregistré à une fréquence Hz.

Pour les conditions de ce jour, le son se propage à la vitesse vson= m.s-1
  1. A la lecture de ces mesures, on peut dire que le véhicule
  2. Calculer la vitesse du véhicule: v= Ne pas oublier d'indiquer l'unité

Association signal/spectre

On réalise l'acquisition de différents signaux musicaux dont on trace le spectre.
Associer chaque spectre à son signal.

Etude de spectres de différents instruments

Le spectre A du son obtenu avec un instrument de musique se présente sous la forme:

Spectre A:

On souhaite comparer ce son avec celui obtenu avec d'autres instruments. Voici quelques spectres:

Spectre1Spectre2
Spectre3Spectre4

Parmi les 4 spectres numérotés présentés, (Compléter les champs de réponse uniquement avec des chiffres correspondants au numéro du spectre)

Caractéristiques d'un son

Le signal A du son obtenu avec un instrument de musique se présente sous la forme:

Signal A

On souhaite comparer ce son avec celui obtenu avec d'autres instruments. Voici quelques signaux:

 
Signal 1 Signal 2
 
Signal 3 Signal 4

Parmi les 4 signaux numérotés présentés, (Compléter les champs de réponse uniquement avec des chiffres correspondants au numéro du signal)

Corde Vibrante

La corde de Melde
animate 100,0.1,0 xrange 0,100 yrange 0,100 frect 0,0,100,100, dplot pink,50+40*sin(*3.1416*x/100) dplot pink,50-40*sin(*3.1416*x/100) plot red,50+40*sin(3.1416**s)*sin(*3.14*x/100) On réalise l'expérience de Melde qui consiste à tendre une corde de longueur L à l'une de ses extrémités avec une masse m et à relier l'autre à un générateur basse fréquences (Vibreur de Melde) de fréquence fGBF:

Pour une longueur de L= cm, une masse m= g, et une fréquence fGBF= Hz, on observe, en utilisant un effet stroboscopique, que la corde oscille de la façon ci-contre.

Corde vibrante2

On considére le montage suivant:
Décrivez ici votre image à un mal voyant
On rappelle:
La fréquence fondamentale, f1, du son émis par une corde vibrante de longueur est donnée par la relation:

où est la longueur (en m) de la corde, T est la tension (en N) de la corde et μ (en kg.m-1) est la masse linéique de la corde.

Lors d'une expérience avec le montage précédent, on tend la corde avec une tension T= N.
La corde a une masse linéique μ= kg.m-1

On observe alors:

frect 0,0,10,200,grey frect -10,0,,200,grey plot red, plot red, arrow2 0,180,,180,10,blue text blue,/2-20,165,medium, cm text black, 5,100,medium,A text black, -10,100,medium,B
  1. Déterminer la fréquence fondamentale f1=
  2. Avec l'allure de la corde ci-dessus, indiquer de quel harmonique il s'agit: Il s'agit du
  3. En déduire la fréquence du signal observé: fobs=
Rappel: les puissances de 10 s'écrivent en utilisant la lettre E ou e.
Exemple:2,8 ×10-2 s'écrit 2.8e-2 ou 2.8E-2

Corde vibrante3

On considére le montage suivant:
Décrivez ici votre image à un mal voyant
On rappelle:
La fréquence fondamentale, f1, du son émis par une corde vibrante de longueur est donnée par la relation:

où est la longueur (en m) de la corde, T est la tension (en N) de la corde et μ (en kg.m-1) est la masse linéique de la corde.

Lors d'une expérience avec le montage précédent, on tend la corde avec une tension T= N.
La corde a une masse linéique μ= kg.m-1

On observe alors:

frect 0,0,10,200,grey frect -10,0,,200,grey plot red, plot red, arrow2 0,180,,180,10,blue text blue,/2-20,165,medium, cm text black, 5,100,medium,A text black, -10,100,medium,B
  1. Déterminer la fréquence fondamentale f1=
  2. Avec l'allure de la corde ci-dessus, indiquer de quel harmonique il s'agit: Il s'agit du
  3. En déduire la fréquence du signal observé: fobs=
Rappel: les puissances de 10 s'écrivent en utilisant la lettre E ou e.
Exemple:2,8 ×10-2 s'écrit 2.8e-2 ou 2.8E-2

Niveau sonore 1

Le niveau d'intensité sonore

L'intensité sonore perçue par une personne s'élève à ×10 W.m-2. Sachant que le seuil d'audibilité est de 1,0×10-12 W.m-2, calculer le niveau d'intensité sonore L correspondant.
L= dB
A l'aide du document fourni ci-dessous, comment qualifieriez-vous le son perçu?

Niveau sonore 2

L' intensité sonore

Le niveau d'intensité sonore perçue par une personne s'élève à dB. Sachant que le seuil d'audibilité est de 1,0×10-12 W.m-2, calculer l'intensité sonore I correspondant.
I= W.m-2
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