Helmholtz
Mesurer la vitesse du son par la fréquence de résonance d'un tube
Level :
Lycée
Author:
La vitesse du son peut être calculée en utilisant la résonance acoustique d'un tube, un phénomène dans lequel un système acoustique amplifie les ondes sonores dont la fréquence correspond à l'une de ses propres fréquences de vibration. Les fréquences de résonance de certaines cavités comme un cylindre ou une bouteille sont faciles à déterminer et dépendent de la vitesse du son et de la forme de l’objet. En mesurant la fréquence de résonance, pour certains types de cavité, on peut ainsi déduire la vitesse du son. Dans ce protocole, l'élève utilise une éprouvette pour déterminer les paramètres qui semblent influer sur la fréquence de résonance puis utilise la formule de la fréquence de résonance pour calculer la vitesse du son.
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1. Dans cette expérience nous mesurons la vitesse du son en soufflant dans une éprouvette
2. Trouve une éprouvette graduée et mesure la hauteur et la largeur du tube
3. Sélectionne l’instrument Fréquence Fondamentale dans l’onglet des Mesures de FizziQ
4. Souffle sur le bord de l’éprouvette pour qu’elle émette un son et mesure la fréquence du son
5. Le son émis est du à la résonance de l’air dans le tube. Peux-tu essayer d'expliquer ce phénomène physique ?
6. Remplis d'eau un tiers l'éprouvette et recommence l'expérience, que constates-tu ? De quels paramètres dépend la fréquence de résonance ?
7. Pour un tube fermé, la fréquence de résonance f dépend de la longueur L, du diamètre du tube D et de la vitesse du son c et est donnée par la relation f = c/(4*L+2,48*D)//Peux-tu déduire de ton expérience la vitesse du son à partir de cette formule ? Quelle valeur trouves-tu ?
8. Compare cette valeur à la valeur trouvée dans ton cours, et complète et partage ton cahier d’expérience