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1Séquence 1 - SP03
Séquence 1
Sons et musique
Sommaire
1. Prérequis de la séquence
2. Acoustique musicale
3. Les instruments de musique
4. Récepteurs et émetteurs sonores
5. Sons et architecture
6. Fiche de synthèse © Cned - Acadmie en ligne
3Séquence 1 - SP03
1Prérequis
de la séquence ΩSavoir quune onde sonore est une onde mécanique progressive longiπtudinale. ΩDéfinir la célérité dune onde mécanique progressive. Ω Connaître et exploiter la double périodicité temporelle et spatπiale dune onde sonore progressive sinusoïdale.Ω Connaître la relation entre période temporelle T et fréquence f de londe sinu-soïdale.
Objectifs dapprentissage
Pour débuter le chapitre
1. Émission, propagation et réception
d"une perturbation Léclair et le tonnerre sont émis simultanément en un mêmeπ lieu par la foudre.Lobservateur voit léclair 10
-5 s après lémission et entend le tonnerre 9Δs plus tard. AExemple de
léclair et du tonnerre© Cned - Acadmie en ligne4Séquence 1 - SP03
Une perturbation (sonore, lumineuse...) modifie temporairement et localement les propriétés du milieu dans lequel elle se propage c"est-à -dire une grandeur physique caractéristique du milieu (pression, champ électromagnétique...). La propagation d"une perturbation n"est jamais instantanée. On a toujours la séquence dans le temps : émission, propagation, réception.2. Les perturbations mécaniques
et les perturbations électromagnétiques On place une sonnette et une lampe de poche allumée sous une cloche à vide. La son- nette émet des perturbations sonores tandis que la lampe de poche é met des perturba- tions lumineuses. À l"aide de la pompe, on raréfie l"atmos- phère sous la cloche.Les perturbations sonores
sont de moins en moins au- dibles tandis que les pertur- bations lumineuses restent parfaitement visibles.La perturbation sonore a
besoin d"un milieu matériel (ici l"air) pour se propager alors que la perturbation lumineuse peut se propager dans le vide. On peut distinguer les perturbations dites mécaniques nécessitant un milieu ma- tériel de propagation et les perturbations électromagnétiques p ouvant se propa- ger dans le vide. La perturbation sonore appartient à la catégorie des perturba- tions mécaniques tandis que la perturbation lumineuse appartient à la catégorie des perturbations électromagnétiques.Pour apprendre
1. L"onde sonore progressive
a) Propagation d"une perturbation mécanique le long d"un ressort Un long ressort est tendu horizontalement. On comprime manuellement quelques spires à une de ses extrémités puis on les lâche rapidement.Expérience
Observations
Interprétation
BExpérience
vide pompe à vide B AA : sonnette
B : lampe de poche© Cned - Acadmie en ligne5Séquence 1 - SP03
t = 0 S etc etc etc etc etc etc t = 2 t = 3 t = 1 c d t = 4 t = 5 c dc dc dcXDirection de la perturbation
Direction et sens de la propagation
M M M M M M De proche en proche, une perturbation constituée dune zone de compression c (spires rapprochées) suivie dune zone de dilatation d (spiresécartées) se propage
au sein du milieu matériel (ressort). Seuls les points du milieu, tel M, atteints par la perturbation sont en mouvement. En labsence de perturbation, ils sont immo- biles. Après le passage de la perturbation, le milieu se retrouve exactement dans létat où il était auparavant. La perturbation se propage dans un milieu matériel (ressort) sans trans- port de matière . On dit quon a affaire à une onde mécanique pro- gressive Chaque point du ressort subit un déplacement parallèle à la direction de propagation. On dit que londe mécanique progressive est longitudinale Le milieu matériel retrouve son état initial après avoir été temporairement modifié. On dit que le milieu matériel (le ressort) est élastique. Lorsquun point dun milieu de propagation subit un déplacement perpendicu- laire à la direction de propagation, on dit que londe est transversale b) Propagation dune perturbation mécanique sonore dans un tuyau dair On considère un tuyau rempli dair. À laide dun piston (ou membrane de haut- parleur), on crée une perturbation à lune des extrémités du tuyauObservations
Interprétation
Remarque
Expérience© Cned - Acadmie en ligne
6Séquence 1 - SP03
STranche d"air M
c dcDirection de la perturbation
Direction et sens
de la propagation X dc De proche en proche, une perturbation constituée dune zone de compression c (molécules de lair rapprochées) suivie dune zone de dilaπtation d (molécules delair écartées) se propage au sein du milieu matériel (airπ). Seule la tranche dair,
telle M, atteinte par la perturbation subit un mouvement (attention, dans une tranche, les molécules de lair sont toujours en mouvement = mouvement broπw- nien). Après le passage de la perturbation, le milieu (lair) se retrouve exactement dans létat où il était auparavant. ? La perturbation se propage dans un milieu matériel (air) sans transport de matière . On dit quon a affaire à une onde mécanique progressiveIci, il
sagit plus particulièrement dune onde mécanique sonore progressive de compression-dilatation ou tout simplement onde sonore progressive ? Chaque tranche dair subit un déplacement parallèle à la direction de propagation. On dit que londe mécanique sonore progressive est longitudinale? Le milieu matériel retrouve son état initial après avoir étéπ temporairement modifié. On dit que le milieu matériel (lair) est élastique.
Différencier ondes transversales et ondes longitudinales Définir de la manière la plus complète possible une onde mécπanique progressive. Compléter les cases blanches du tableau avec les expressions suivantes : Onde sonore, onde le long dune corde, onde lors de la compression-dilatation dun ressort, onde à la surface de leau.