Physique-Chimie 5e
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Thème 1 : Organisation et transformations de la matière
Ch. 1
L'eau que nous buvons est-elle pure ?
Ch. 2
La matière : états, masse et volume
Ch. 3
Les changements d'état de la matière
Ch. 4
Les mélanges
Ch. 5
La matière à l'échelle microscopique
Thème 2 : Mouvement et interactions
Ch. 6
Introduction à la vitesse et au mouvement
Thème 3 : L'énergie et ses conversions
Ch. 7
Introduire la notion d'énergie
Ch. 8
Les circuits électriques
Thème 4 : Des signaux pour observer et communiquer
Ch. 9
Le son
Ch. 10
La lumière
Chapitre 9

La Physique-Chimie autrement

Histoire des sciences
Mesure de la vitesse du son

Doc. 1
La mesure de la vitesse du son par l'abbé Nollet en 1738.

En 1738, l'Académie française charge l'abbé Nollet de déterminer avec précision la vitesse du son. De nuit, on tire un coup de canon depuis la tour Montlhéry. Sur la butte Montmartre à 28 km de là, la lumière du coup de feu est vue instantanément et le « BANG » est entendu un moment plus tard. La vitesse rapportée à l'Académie est de 337,2 m/s.

Doc. 2
Expérience de mesure de la vitesse du son en 1822.

<stamp theme='pc-green1'>Doc. 2</stamp> Expérience de mesure de la vitesse du son en 1822.
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Crédits : Granger Historical Picture Archive/Alamy
Questions
Dès 1635, Marin Mersenne mesure la durée qu'il faut au son pour parcourir une distance connue et en déduit la distance parcourue en une seconde : 448 mètres !

1. Dirais-tu que les valeurs obtenues pour la vitesse du son par Nollet et Mersenne sont proches ?

2. Pourquoi leurs valeurs sont-elles plus ou moins justes ?

Objet d'étude
Mesure le niveau sonore où que tu te trouves !

Matériel

  • Un smartphone connecté.
  • Une application servant de sonomètre.

Explication scientifique

Si le son émis est trop fort, notre oreille interne peut être irrémédiablement abimée. C'est pourquoi elle dispose du « réflexe stapédien » : elle peut se contracter pour limiter le niveau sonore reçu par le tympan.
On appelle « pollution sonore » l'ensemble des bruits de fond que l'on ne peut pas éliminer.

Le saviez-vous ?

  • L'oreille dispose d'un moyen de se protéger des agressions sonores : le réflexe stapédien
  • Il y a quasiment toujours un bruit ambiant autour de nous : la pollution sonore.
Questions

Étapes de la fabrication :

  • Installe l'application sur ton smartphone et mesure l'intensité du niveau sonore où et quand tu veux !
  • Compare les valeurs obtenues avec l'échelle ci-contre.
  • Des questions à se poser :

    1. Qu'est-ce que le « réflexe stapédien » qui apparait sur l'échelle ?

    2. Qu'appelle-t-on la « pollution sonore » ?

    Doc. 1
    Échelle des niveaux sonores en dB.


    <stamp theme='pc-green1'>Doc. 1</stamp> Échelle des niveaux sonores en dB.
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    La Physique-Chimie au quotidien
    Esprit scientifique

    Micro de téléphone

    Doc. 1
    Principe général de fonctionnement du microphone.

    Le principe de fonctionnement du microphone s'appuie sur la nature du son. Il s'agit d'une vibration mécanique de la matière : le son correspond aux mouvements de va-et-vient rapides des particules qui constituent l'air. Le microphone est donc conçu pour convertir cette vibration de l'air en un signal électrique qui sera ensuite facile à exploiter.
    Le défi est le suivant : comment convertir une vibration mécanique en un signal électrique ?

    Doc. 2
    D'une forme de signal à l'autre.

    La première étape consiste à suivre la manière dont l'air vibre à l'aide d'une membrane fine et mobile. Au contact des molécules de l'air, et donc soumise à leur action, cette membrane suit et reproduit les allées et venues de l'air qui la touchent.
    La seconde étape consiste à répercuter ces changements de position de la membrane sur la manière dont le courant circule dans un circuit électrique. La membrane est donc intégrée dans un dipôle qui modifie la circulation du courant en fonction des mouvements de la membrane.
    Au bout du compte, la vibration mécanique de l'air (le son) est convertie en signal électrique.

    Doc. 3
    Principe du fonctionnement du microphone. La membrane est commune à tous les dispositifs.

    <stamp theme='pc-green1'>Doc. 3</stamp> Principe du fonctionnement du microphone. La membrane est commune à tous les dispositifs.
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    Questions
    Le microphone est un composant essentiel de tout téléphone portable : c'est lui qui transforme notre voix en un signal électrique, capable ensuite de voyager d'antenne en antenne jusqu'à notre interlocuteur. Comment le microphone fonctionne-t-il ?

    1. Le microphone est un récepteur sonore, tout comme l'oreille. Sais-tu quelle partie de l'oreille joue un rôle identique à celui de la membrane du microphone ?

    2. Quelles autres fonctions de ton téléphone utilisent le signal électrique du microphone ?

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