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Soit M la grandeur à mesurer (ou à calculer à partir d'autres grandeurs mesurées) Le résultat de cette mesure de M s'écrit sous la forme: M = m ± U(M) avec un
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Document 2: Valeur théorique de la vitesse du son dans l’air en fonction de la température Pour une gamme de température comprise entre ?20°C et 40°C: son V =3315+0607×? Document 3: Outils mathématiques : Précision de la mesure L’incertitude dépend de l’appareillage de mesure utilisé de l’objet et de l’opérateur
TP de Physique n°2 : Mesure de la vitesse du son dans l’air
différentes de la vitesse du son mesurées par les 12 binômes) la meilleure estimation possible de x est la valeur moyenne : € x = 1 N x i i=1 N ? Ensuite pour déterminer l’incertitude associée à la valeur de x on calcule d’abord l’écart type expérimental (qui traduit la dispersion entre les différentes mesures) : € s(x
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La valeur de la vitesse du son dans l’air dépend de la température de l’air Ainsi la relation entre la valeur de la vitesse v du son et la température q est v(q)=v(0°C)×?1+ q 273 avec v(0 °C) = 331 m·s-1 On enregistre sur un oscilloscope numérique la propagation d’un son entre deux microphones A et B séparés d’une
Comment fonctionne un oscilloscope numérique ?
Un oscilloscope numérique. Un émetteur d’ultrasons sinusoïdaux, qui doit être alimenté par une tension continue de 15V. Un bouton sur l’émetteur permet de régler la fréquence des ultrasons émis autour de 40 kHz. Sur le boîtier de l’émetteur, on peut choisir soit une émission continue d’ultrasons, soit une émission par salves.
Quelle est la vitesse de propagation du son ?
La vitesse de propagation (ou célérité) du son est indépendante de sa nature ou de la source émettrice mais dépend du milieu de propagation. Dans l'air, la vitesse du son est de 340 m.s -1. Dans les milieux plus denses, elle est plus importante. La vitesse du son est d'environ 1 500 m.s -1 dans l'eau et de 6 000 m.s -1 dans l'acier.
Comment mesurer la vitesse du son ?
La vitesse du son est d'environ 1 500 m.s -1 dans l'eau et de 6 000 m.s -1 dans l'acier. Pour mesurer la vitesse du son, on peut visualiser sur un ordinateur ou un oscilloscope la durée qui sépare la réception d'un signal sonore par deux récepteurs placés à des distances différentes de l'émetteur :
Comment synchroniser un oscilloscope ?
Vous pouvez aussi choisir une source « externe » mais dans ce cas là, il faut envoyer un signal de synchronisation sur la prise « EXT » en bas de l’oscilloscope ensuite, essayez de jouer sur le « niveau » de déclenchement (bouton « level » en anglais) : tournez ce bouton jusqu’à ce que la trace se stabilise.
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PARTIE 1 : Ondes et applications
TP1La physique de la vitesse du son
Objectif : Pratiquer une démarche expérimentale visant à étudier qualitativement et quantitativement
un phĠnomğne de propagation d'une onde.Document 1 : Le mur du son
On entend parfois un grand " bang » au passage de certains avions de chasse. Quand un avion vole, il provoque la mise en mouvement qui sont évacuées en avant et en arrière de l'appareil, dans toutes les directions. Mais quand un avion se rapproche de la vitesse fatidique de Mach 1, le son qu'il génère est "rattrapé" par l'appareil,Lorsque les aviateurs de la Seconde Guerre mondiale ont commencé à s'approcher de cette limite, ils ont
remarqué des phénomènes d'instabilité et un " durcissement » des commandes de l'avion. Cette
combinaison a rendu l'approche de cette limite particulièrement difficile, au point que les aviateurs
avaient fini par l'appeler le " mur du son ». Il a pourtant été franchi pour la première fois en 1947.
Ernst Mach (né le 18 février 1838 et mort le 19 février 1916) est un physicien et philosophe autrichien. La plupart de ses recherches dans le domaine de la physique furent consacrées aux interférences, à la diffraction, la polarisation et la réfraction de la lumière. Il fit également d'importantes découvertes dans le domaine des vitesses supersoniques. Mach publie un article sur ce sujet en 1877 et décrit correctement les effets des ondes de choc observés lors du déplacement supersonique d'un projectile. Il en déduit l'existence d'une onde de choc en forme de cône dont le sommet se situe sur le projectile, et le confirme expérimentalement. Désormais, on appelle nombre de Mach le rapport vp / vs entre la vitesse vpdu projectile et la vitesse vs du son, qui joue un rôle crucial en aérodynamique et en hydrodynamique.
Albert Einstein désigna Mach comme " un précurseur de la théorie de la relativité ». Document 2 : Émetteur et récepteur ultrasonoresGénération des ondes ultrasonores
Les salǀes d'ultrasons sont produites par un gĠnĠrateur de salǀes (1) relié à un émetteur (2). Le générateur de salves produit un signal électrique, ce signal électrique est transformé sous forme d'onde sonore par l'Ġmetteur (c'est un haut-parleur). Le générateur de salves doit être réglé sur le mode salve (3) rapide (4) et est alimenté sous une tension continue (5) de 12V (6).Détection et visualisation des salves
La salǀe Ġmise est ǀisualisĠe sur la ǀoie 1 de l'oscilloscope en utilisant la sortie MASSE/TEST du générateur de salves. L'onde ultrasonore est captĠe par un rĠcepteur qui transforme cette onde en signal électrique (c'est un microphone). Le signal électrique du récepteur est ǀisualisĠ sur la ǀoie 2 de l'oscilloscope.Document 3 : Les incertitudes de mesure
1) Les erreurs systématiques : ce sont les erreurs qui se reproduisent à chaque mesure et qui faussent le
rĠsultat toujours dans le mġme sens. Cela peut ġtre le cas, par edžemple, si l'Ġtalonnage du matĠriel est
de mauvaise qualité. d'obserǀations, mais par l'application d'une correction.2) Les erreurs accidentelles : ce sont des erreurs commises de façon aléatoire. Exemple : une erreur de
Une mesure est précise quand elle est à la fois juste et fidèle.Soit M la grandeur à mesurer (ou à calculer ă partir d'autres grandeurs mesurĠes). Le rĠsultat de cette
mesure de M s'écrit sous la forme: M = m U(M) avec un niveau de confiance de 95% ou 99% parexemple. C'est-à-dire qu'on peut affirmer avec une probabilité de 0,95 ou 0,99 que la valeur de M
appartient à l'intervalle [m - U(M); m + U(M)].0,02 ) m avec un
niveau de confiance de 95%.2,57 m est l'estimation de la longueur L
L2,59 m avec une probabilité de
0,95. L'incertitude relatiǀe sur la longueur L ǀaut : 0,02/2,57 = 8 x 10-3 soit 0,8 %.
Document 4 : Comment dĠterminer l'incertitude sur la ǀaleur calculĠe d'une ǀitesse ?La mesure de la distance d ou celle de la durée t nécessite une double lecture. Les incertitudes sur
ces mesures notées respectivement dU et tU sont estimées par la formule : 26doublelecturegraduationsU
où une graduation est celle de l'instrument de mesure. L'incertitude sur la valeur de la vitesse, pour un niveau de confiance de 95%, est : 22u quotesdbs_dbs29.pdfusesText_35
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