Objectif

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Casque à réduction active de bruit

✔ APP : Extraire l’information utile
✔ VAL : Analyser des résultats

La réduction active de bruit consiste à supprimer le bruit résiduel dans les oreillettes par émission d’un signal appelé « anti-bruit ». Le doc. 1 présente le niveau d’intensité sonore mesuré en fonction de la fréquence dans les situations suivantes :

• sans casque (cas n°1) ;
• avec casque en réduction passive (cas n°2) ;
• avec casque en réduction passive et active (cas n°3).

1. Identifier approximativement les domaines de fréquence pour lesquels :

• seule la réduction passive est efficace ;
• seule la réduction active est efficace ;
• les deux réductions sont efficaces.

On mesure l’intensité sonore lorsque le bruit et l’anti-bruit sont émis simultanément dans trois situations (doc. 2). Le niveau sonore du bruit et de l’anti-bruit lorsqu’ils sont émis seuls est de $50$ dB.

2. a. Préciser dans quelle situation l’intensité sonore est la somme des intensités des sons pris séparément


b. Déterminer la situation qu’il faut retenir pour le dispositif de réduction active du bruit.

Doc 1

Trois situations différentes

Doc 2

Variation de l’intensité sonore

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Grand jeté

✔ RAI/ANA : Utiliser et interpréter des documents
✔ COM : Rédiger un compte-rendu scientifiquement rigoureux


Lors d’un ballet, la pianiste joue une série de $l{a}_3$ successifs pendant que le danseur effectue un saut appelé grand jeté. À la fin de la représentation, le danseur affirme avoir perçu des notes différentes et pense que la pianiste a mal joué pendant le grand jeté. Cette dernière conteste et affirme avoir bien joué la même note.



1. Déterminer la distance horizontale parcourue par le danseur pendant le grand jeté. En déduire sa vitesse horizontale moyenne.


2. Déterminer l’écart relatif entre la fréquence jouée par la pianiste et celle perçue par le danseur.


3. Expliquer le désaccord entre la pianiste et le danseur.

Données

• Expression du décalage Doppler dans cette situation : $f_{\mathrm{r}\mathrm{e}\mathrm{c}}=f_{\mathrm{e}\mathrm{m}}\cdot \frac{v_{\mathrm{s}\mathrm{o}\mathrm{n}}}{v_{\mathrm{s}\mathrm{o}\mathrm{n}}-v}$
• Vitesse du son dans l’air : : $v_{\text{son}}=340$ m·s^-1

Doc 1

Trajectoire du centre de masse du danseur

Doc 2

Écart relatif

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Preuve de l’expansion de l’univers

✔ APP : Extraire l’information utile
✔ VAL : Analyser des résultats


Du fait de l’effet Doppler, le spectre des galaxies s’éloignant de la Terre est décalé vers le rouge : on parle de redshift.

1. Déterminer la longueur d’onde médiane du doublet du calcium $\text{Ca}$ dans le spectre de la galaxie NGC 691.


2. Sur Terre, la longueur d’onde médiane de ce doublet est ${\lambda }_0=526,8$ nm. Calculer le redshift $z$.


3. Calculer la vitesse d’éloignement de cette galaxie.

Données

• Expression du décalage en longueur d’onde Doppler-Fizeau : $\lambda -{\lambda }_0=\frac{v}{c}\cdot {\lambda }_0$
• Célérité de la lumière dans le vide : $c=2,99792\times 10^8$ m·s^-1
• Expression du redshift : $z=\frac{\lambda -{\lambda }_0}{{\lambda }_0}$

Doc 1

Décalage vers le rouge

Doc 2

Spectre de la galaxie NGC 691