El sonido de una botella
El sonido de una botella
Mesurer la velocidad del sonido en débouchant une bouteille de vin
Learning objectives:
El alumno registra et analyse le son produit lors de l'ouverture d'une bouteille de vin en utilisant l'outil Fréquence Fondamentale de FizziQ. Actividad adaptada al liceo.
FizziQ
Autor:
Duración:
Lo que harán los estudiantes:
Conceptos científicos:
Résonance de Helmholtz; Ondes sonores; Fréquence fondamentale; Cavités acoustiques; Vitesse du son
Sensores:
What is required:
Smartphone con la aplicación FizziQ; Une bouteille de vin (avec un adulte); Optionnel: un enregistreur pour répéter l'analyse; Mètre ou règle pour mesurer les dimensions du goulot; Cuaderno de experiencias FizziQ
Procedimiento experimental:
1. Dans este experimento nous mesurons la velocidad del sonido en mesurant la frecuencia de l’onde sonore émise lors de l ’ouverture de una bouteille de vin
2. Quand on ouvre une bouteille de vin, on entend un sonido caractéristique, une sorte de de pop. Ce son es du à l’air qui résonne en l’espace du goulot, on appelle ce fenómeno une résonance de Helmholtz
3. La frecuencia de ce son es directement liée à la taille du goulot, y aussi à la velocidad del sonido, par une formule mathématique
4. La prochaine fois que l’on ouvrira une bouteille en famille, registra el sonido produit lors du débouchage con l’instrument Frecuencia Fondamentale de FizziQ
5. Si tu veux pouvoir reproduire la mide plusieurs fois, enregistré el sonido con un registraur y fais plusieurs mesures con el sonido enregistré
6. La frecuencia f del sonido émis es liée à la hauteur du goulot y à son diamètre par la formule : f = c/(4*L+2,48*D)
7. ¿Puedes déduire de ton expérience la velocidad del sonido à partir de cette formule ? Quelle valeur trouves-tu ?
8. Compara cette valeur à la valeur trouvée sobre internet, y complète y partage tu cuaderno d’expérience
Resultados esperados:
Preguntas científicas:
Explicaciones científicas:
Le 'pop' caractéristique de una bouteille qu'on débouche es un exemple parfait de résonateur de Helmholtz, du nom du physicien allemand Hermann von Helmholtz (1821-1894). Ce type de résonateur es constitué de una cavité reliée à l'extérieur par une ouverture étroite, comme le goulot de una bouteille. Le fenómeno physique se déroule ainsi: cuando le bouchon es retiré rapidement, l'air comprimé en la bouteille s'échappe brusquement, créant une perturbation acoustique. Cette perturbation excite la colonne d'air en le goulot qui commence à osciller à sa frecuencia naturelle de résonance. Pour un résonateur de Helmholtz, cette frecuencia f es donnée par la formule: f = c/(4L+2,48D), où c es la velocidad del sonido, L la longitud du goulot, y D son diamètre. Le terme correctif 2,48D prend en compte l'effet de radiation acoustique à l'extrémité ouverte du tube. Typiquement, para une bouteille de vin standard (goulot de 7-8 cm de long y 2 cm de diamètre), la frecuencia du 'pop' se situe autour de 400-450 Hz. En mesurant précisément cette frecuencia con FizziQ y en connaissant les dimensions du goulot, on peut inverser la formule para calculer la velocidad del sonido: c = f×(4L+2,48D). La velocidad théorique del sonido en l'air à 20°C es d'environ 343 m/s, variant légèrement con la temperatura selon la relation c = 331,3 + 0,606×T (T en °C). Cette méthode permet généralement d'obtenir une estimation con une précision de ±2-3%, en función de la netteté del sonido y de la précision des mesures dimensionnelles.
Actividades de ampliación:
Preguntas frecuentes:
Q: ¿Qué es la résonance de helmholtz ?
R: Le 'pop' caractéristique d'une bouteille qu'on débouche est un exemple parfait de résonateur de Helmholtz, du nom du physicien allemand Hermann von Helmholtz (1821-1894).
Q: ¿Cómo fonctionne l'analyse spectrale de FizziQ ?
R: FizziQ décompose le son capté par le micrófono en ses fréquences composantes gracias a une transformée de Fourier rapide (FFT). Le spectre affiché montre l'amplitude de chaque fréquence, permettant d'identifier les harmoniques et la frecuencia fundamental.
Q: ¿Quéles sont les principales fuentes de error ou limites de este experimento ?
R: Cette méthode permet généralement d'obtenir une estimation avec une précision de ±2-3%, en función de la netteté du son et de la précision des mesures dimensionnelles.