Signaux et vibrations sonores périodiques de Seconde

Première générale Spé · Physique-Chimie Spé 1ère

À retenir

• Un son naît de la vibration d'un objet (corde, membrane, cordes vocales) ; cette vibration se transmet de proche en proche dans un milieu matériel. • Le son ne se propage pas dans le vide ; dans l'air, sa vitesse vaut environ 340\ m/s à 20\ ^C, dans l'eau environ 1\,500\ m/s. • Vitesse de propagation : v = d/ t avec d en m et t en s.

Le cours

Signaux et vibrations sonores périodiques de Seconde • Un son naît de la vibration d'un objet (corde, membrane, cordes vocales) ; cette vibration se transmet de proche en proche dans un milieu matériel. • Le son ne se propage pas dans le vide ; dans l'air, sa vitesse vaut environ 340\ m/s à 20\ ^C, dans l'eau environ 1\,500\ m/s. • Vitesse de propagation : v = d/ t avec d en m et t en s. Production et propagation d'un son • Tout son est produit par un objet qui vibre : la corde d'une guitare, la membrane d'un haut-parleur, les cordes vocales. • La vibration comprime puis dilate la couche d'air voisine, qui agit sur la suivante, et ainsi de suite : la perturbation se transmet de proche en proche, sans que l'air ne se déplace avec le son. • Sans milieu matériel, aucune transmission : dans le vide (espace), le son ne se propage pas. • Ordres de grandeur : air 340\ m/s, eau 1\,500\ m/s, acier environ 5\,000\ m/s ; le son va plus vite dans les liquides et les solides. Signal sonore périodique • Un microphone transforme le son en signal électrique que l'on visualise en fonction du temps. • Un son est périodique quand un même motif se répète identique à intervalles de temps égaux : c'est le cas des notes d'un instrument ou d'un diapason. • Le diapason donne un signal sinusoïdal (son pur) ; un instrument donne un signal périodique de forme plus complexe (son composé). • Méthode pour une vitesse : repérer la distance réellement parcourue (doublée pour un écho), convertir t en secondes, puis calculer v = d/ t. Astuce et méthode clé Pour mesurer une vitesse du son précise, choisis une grande distance (ou un écho, qui double le trajet) : une même erreur de lecture sur t pèse alors beaucoup moins dans le résultat. Piège classique à éviter Croire que le son va plus vite dans l'air que dans les solides : c'est l'inverse, environ 340\ m/s dans l'air contre environ 5\,000\ m/s dans l'acier. Et pour un écho, la distance parcourue est l'aller-retour, pas la seule distance à l'obstacle.

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