Instrumentation physique sur les ondes sonores

a du montage de la méthode de temps de transit

c) Méthode interférométrique Nous cherchons à déterminer la vitesse de propagation d’une onde sonore dans l’air à l’aide des interfranges (distance entre deux maximums ou deux minimums). A partir de l’interfrange (i), nous pourrons déterminer la longueur d’onde grâce à la théorie de l’interférence : i= (A : distance entre les deux émetteurs).

Pour réaliser le montage, nous opposons deux émetteurs reliés à un GBF (f=40kHz) et un récepteur connecté à un oscilloscope.

Schéma du montage de la troisième manipulation :

2

Figure 3: Schéma du montage de la méthode interférométrique

III.

Résultats et interprétations

a) Méthode de déphasage

Tableau des données :

Distances mesures(X) (cm) 1 6,9 2 7,8 3 8,6 4 9,5 5 10,3 6 11,2 7 12,1 8 12,9 9 13,8 10 14,7

Soit la différence des deux extrêmes de distance divisée par le nombre de phase :

Nous avons donc : Or, Sur l’oscilloscope, lorsque nous plaçons un écran entre l’émetteur et le récepteur, nous voyons que l’onde reçue est plate contrairement à l’onde émise. Donc l’écran réfléchit les ondes sonores comme les ondes lumineuses. Nous vérifions l’atténuation du signal en fonction de la distance. Nous remarquons qu’en augmentant la distance l’amplitude du signal reçue diminue. Il y a donc une perte de puissance ce qui est due au phénomène de dilution.

b) Méthode de temps de transit d’une impulsion

Tableau des données : τ(s) 2,00E-04 3,00E-04 4,00E-04 5,00E-04 6,00E-04 7,00E-04 8,00E-04 9,00E-04 1,00E-03 1,20E-03 Distance (m) 9,00E-02 1,19E-01 1,51E-01 1,87E-01 2,23E-01 2,56E-01 2,90E-01 3,21E-01 3,52E-01 4,24E-01

3

A l’aide d’Excel, nous obtenons la courbe suivante :

Figure 4: Distance émetteur/récepteur en fonction du temps de transit

Nous savons que : Par analogie, nous en déduisons que le coefficient directeur de la pente est la vitesse de propagation . D’après la courbe, nous obtenons :

Donc

Incertitude :

Donc l’incertitude est de

3,9%

Nous avons:

4

c) Méthode interférométrique

Mesure Mesure

= 23,7 cm = 23 cm

Donc :

D’après la formule de la théorie de l’interférence :

Soit :

IV.

Conclusion

A) En général, la vitesse du son dans l’air donné dans les documents est : Avec l’expérience réalisée par la méthode de déphasage des ondes, nous obtenons une vitesse de : . Nous avons donc Nous pouvons observer une faible incertitude dans cette expérience due à la précision du déphasage ainsi qu’au milieu dans lequel nous agissons.

.

Afin d’améliorer cette expérience, nous devrions augmentez le nombre de mesure X de phase pour diminuer l’incertitude de mesure. Nous pourrions aussi travailler dans un milieu homogène et anisotrope pour diminuer le phénomène de dilution des ondes.

B) Comme pour

, nous avons :

.

Par l’expérience réalisée avec le temps de transit des impulsions, nous obtenons : . Nous avons donc : . Nous observons une plus grande incertitude sur cette expérience, due à la mesure du temps et à celle des distances. Le fait d’avoir pu prendre 10 mesures dans la première expérience a pu diminuer l’incertitude des distances. Nous sommes toujours dans un milieu isotrope avec dilution.