Exercices




Pour aller plus loin


Doc. 1
Schéma du protocole expérimental


Schéma protocole expérimental

Doc. 2
Courbe d’étalonnage de vsonv_{\text {son}} pour différentes huiles

Courbe d'étalonnage<i>v</i><sub>son</sub> pour différentes huiles

Vitesse de propagation des ondes sonores en fonction du pourcentage d’huile « standard » ajouté pour l’huile d’argan et l’huile d’olive.

D’après les travaux de N. Aouzale, A. Chitnalah et H. Jakjoud.
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27
La première mesure de la vitesse du son

MOD : Les propriétés des ondes : fréquence / longueur d’onde / vitesse de propagation

Daniel Colladon, physicien suisse, est le premier à avoir mesuré la vitesse du son dans l’eau. C’était en 1826 à Genève, dans le lac Léman.

Lac Léman

Le lac Léman, entre la France et la Suisse.


L’un de ses assistants, situé dans une barque à précisément 13 887 m de lui, actionne un long manche de marteau qui vient taper sur une cloche située sous l’eau. Un dispositif met au même instant le feu à une décharge de poudre, provoquant alors un signal lumineux.
Lorsqu’il perçoit le signal lumineux, le physicien, qui est lui aussi sur une barque, déclenche un chronomètre. Il le stoppe quand il perçoit le son de la cloche à l’aide d’un cornet acoustique placé sous l’eau.
La moyenne des expérimentations a donné un temps de propagation de 9 secondes 1 dixième.

1. Calculer la vitesse du son dans l’eau obtenue par Colladon sur la base de ses mesures.


2. Sur quelle approximation est basé le déclenchement du chronomètre à la vue du signal lumineux de l’explosion ?


3. L’explosion devait se produire au moins 15 m au-dessus du niveau du lac, sinon elle n’était pas vue. Quelle justification peut-on donner à cette contrainte expérimentale ?
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26
Utilisation des ondes acoustiques pour contrôler la qualité des huiles alimentaires

VAL : Précision, incertitudes et chiffres significatifs

L’huile d’argan et l’huile d’olive sont très réputées pour leurs bienfaits sur la santé (teneur en vitamines et acides gras bénéfiques). La demande importante sur ces produits naturels entraîne un risque de tromperie sur la marchandise, des producteurs peu scrupuleux pouvant les mélanger à des huiles moins nobles (appelées standards par la suite) pour générer davantage de profits.
Le contrôle de la qualité est basé sur la vitesse de propagation des ondes ultrasonores dans les huiles. Cette vitesse varie selon la proportion d’huile standard ajoutée. Les tests sur des mélanges de laboratoire ont donné les résultats du doc. 2.
La mesure se fait selon le principe de l’échographie : les ultrasons sont totalement renvoyés par la surface du liquide (voir doc. 1). On dit qu’il y a réflexion totale de l’onde ultrasonore : au lieu de changer de milieu et de passer dans l’air, les sons sont renvoyés là d’où ils viennent. Ils parcourent alors deux fois la distance entre le transducteur et la surface : dans un sens puis dans l’autre.

1. À quoi sert le transducteur du protocole expérimental ?


2. On effectue le protocole de vérification de pureté pour un échantillon d’huile d’olive appelée « A ».
La mesure de la durée d’aller/retour des ultrasons dans l’huile A donne t=t= 126 μs\mu \mathrm{s}.

2. a. Indiquer la relation entre la vitesse vusv_{\text {us}} des ultrasons dans cette huile, la hauteur h=h= 10,0 cm et la mesure Δt\Delta t.


2. b. Calculer la célérité vusv_{\text {us}} des ultrasons.


2. c. Utiliser le doc. 1 pour conclure sur le test : l’huile A est-elle pure ? Justifier.


2. d. Quels peuvent être les intérêts d’un tel protocole de test par rapport à une analyse chimique des constituants ?
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