Sc.Phys.	DS n°5 : corrigé

Exercice 1

I.1. Le son est complexe car la tension miroir n'est pas un sinusoïde pure.	/1
I.2. Je détermine d'abord la période : Afin d'avoir un résultat plus précis, je mesure la durée de 9 périodes : la distance correspondante sur le graphique est 14,4 cm, ce qui correspond à une durée de 14,5 * 10 / 14,1 ms = 10,3ms La période est donc T = 10,3 /9 = 1,14 ms = 1,14x10 – 3 s Je calcule ensuite la fréquence : f = 1/ T, soit : f = 1/(1,14x10 – 3 ) = 875Hz	/2 /1,5
II.1.1. Le bouchon en mousse atténue davantage les sons que le bouchon moulé, et ce sur tout la gamme des fréquences présentées dans le doc.2. : le sons restitué est donc « fortement atténué » Mais, il atténue plus fortement les sons aigus (fréquences élevées) que les sons graves. Le son restitué semble plus grave ; il est donc « sourd ».	/1 /1
II.1.2. Je calcule le niveau sonore : L = 10xlog(I/I0) AN : L = 10x log (1,0x10 – 2 / (1,0x10 – 12 /)) = 100 dB, soit : L = 1,0x102 dB en tenant compte des chiffres significatifs. Avec des bouchons moulés, le son est atténué d'au moins 20 dB (atténuation minimale obtenue à 500 Hz, d'après le doc.2). Donc, le batteur entend des sons de 80 dB ou moins, ce qui est inférieur à la valeur de 85 B donnée dans le texte. Ces facultés auditives ne sont donc pas altérées.	/2 /1 /0,5
II.2.1. Les fréquences des harmoniques sont des multiples entiers de la fréquence fondamentale qui vaut 880Hz(donnée dans le texte). On donc les fréquences : f1 = 880Hz, f2 = 2*880 = 1760Hz et f3 = 3*880=2640Hz	/1
II.2.2. Le bouchon en mousse ne modifie pas la fréquence du fondamental, ainsi la hauteur n’est pas modifiée. En revanche, il modifie le timbre car le spectre en fréquence (doc.45) est différent de celui de la flûte seule (doc.3). Le bouchon en silicone, ne modifie ni le timbre, ni la hauteur du son. En effet les spectres en fréquence des doc.3 et 4 sont identiques.	/1 /0,5

Exercice2

1.1. l'onde a besoin d'un support matériel pour se propager.	/1
1.2.Une onde se propage dans toutes les directions possibles ; donc une onde sonore se propage dans les 3 dimensions	/0,5
1.3. le retard est : τ = d / v ; avec v = 340 m/s et d ≈ 40m, on trouve τ = 0,11 s. L'ordre de grandeur est 0,1 s	/2
2.1. La longueur d'onde est la distance entre deux points successifs qui vibrent en phase	/1
2.2. v = λ.f ou encore λ = v / f	/1
2.3. La célérité v étant constante, plus la fréquence est élevée, plus la longueur d'onde est faible, car dans la formule précédente, la fréquence est au dénominateur. La fréquence des ultrasons est supérieure à la fréquence des sons audibles ; donc la longueur d'onde des ultrasons est inférieure à la longueur d'onde des sons audibles.	/1
2.4. Cela permet de réaliser une maquette à l'échelle en simulant les sons audibles par des ultrasons.	/1

Sc.Phys.	DS n°5 : corrigé

Exercice 1

I.1. Le son est complexe car la tension miroir n'est pas un sinusoïde pure.	/1
I.2. Je détermine d'abord la période : Afin d'avoir un résultat plus précis, je mesure la durée de 9 périodes : la distance correspondante sur le graphique est 14,4 cm, ce qui correspond à une durée de 14,5 * 10 / 14,1 ms = 10,3ms La période est donc T = 10,3 /9 = 1,14 ms = 1,14x10 – 3 s Je calcule ensuite la fréquence : f = 1/ T, soit : f = 1/(1,14x10 – 3 ) = 875Hz	/2 /1,5
II.1.1. Le bouchon en mousse atténue davantage les sons que le bouchon moulé, et ce sur tout la gamme des fréquences présentées dans le doc.2. : le sons restitué est donc « fortement atténué » Mais, il atténue plus fortement les sons aigus (fréquences élevées) que les sons graves. Le son restitué semble plus grave ; il est donc « sourd ».	/1 /1
II.1.2. Je calcule le niveau sonore : L = 10xlog(I/I0) AN : L = 10x log (1,0x10 – 2 / (1,0x10 – 12 /)) = 100 dB, soit : L = 1,0x102 dB en tenant compte des chiffres significatifs. Avec des bouchons moulés, le son est atténué d'au moins 20 dB (atténuation minimale obtenue à 500 Hz, d'après le doc.2). Donc, le batteur entend des sons de 80 dB ou moins, ce qui est inférieur à la valeur de 85 B donnée dans le texte. Ces facultés auditives ne sont donc pas altérées.	/2 /1 /0,5
II.2.1. Les fréquences des harmoniques sont des multiples entiers de la fréquence fondamentale qui vaut 880Hz(donnée dans le texte). On donc les fréquences : f1 = 880Hz, f2 = 2*880 = 1760Hz et f3 = 3*880=2640Hz	/1
II.2.2. Le bouchon en mousse ne modifie pas la fréquence du fondamental, ainsi la hauteur n’est pas modifiée. En revanche, il modifie le timbre car le spectre en fréquence (doc.45) est différent de celui de la flûte seule (doc.3). Le bouchon en silicone, ne modifie ni le timbre, ni la hauteur du son. En effet les spectres en fréquence des doc.3 et 4 sont identiques.	/1 /0,5

Exercice2

1.1. l'onde a besoin d'un support matériel pour se propager.	/1
1.2.Une onde se propage dans toutes les directions possibles ; donc une onde sonore se propage dans les 3 dimensions	/0,5
1.3. le retard est : τ = d / v ; avec v = 340 m/s et d ≈ 40m, on trouve τ = 0,11 s. L'ordre de grandeur est 0,1 s	/2
2.1. La longueur d'onde est la distance entre deux points successifs qui vibrent en phase	/1
2.2. v = λ.f ou encore λ = v / f	/1
2.3. La célérité v étant constante, plus la fréquence est élevée, plus la longueur d'onde est faible, car dans la formule précédente, la fréquence est au dénominateur. La fréquence des ultrasons est supérieure à la fréquence des sons audibles ; donc la longueur d'onde des ultrasons est inférieure à la longueur d'onde des sons audibles.	/1
2.4. Cela permet de réaliser une maquette à l'échelle en simulant les sons audibles par des ultrasons.	/1