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Problèmes à résoudre
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Problèmes à résoudre




37
Mesure de la célérité d’une onde sonore

RAI/ANA : Utiliser des mesures pour répondre à une problématique

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La célérité du son dans une huile végétale dépend de sa pureté. Pour l’huile d’olive, la valeur notée vhuilev_{\text {huile}} se situe entre 1 595 et 1 600 m·s-1 quelle que soit sa provenance. Une valeur plus faible signifie que l’huile a été diluée, lui faisant perdre de ses qualités. Pour tester une huile d’olive au lycée, on utilise le montage suivant qui permet de comparer les durées de parcours d’une onde ultrasonore.

Mesure de la célérité d’une onde sonore


L’émetteur d’ultrasons génère simultanément deux salves, les récepteurs A et B sont reliés à une interface d’acquisition qui déclenche l’enregistrement des signaux dès que le récepteur B détecte des ultrasons. L’huile testée est disposée dans un tube en verre entre l’émetteur et le récepteur B, tandis que l’air sépare l’émetteur du récepteur A.

1. Pourquoi déclenche-t-on l’acquisition sur le récepteur B plutôt que sur le A ?


2. La durée écoulée entre les deux signaux reçus en A et B, notée ΔtAB\Delta t_{\mathrm{AB}}, est mesurée en fonction de plusieurs valeurs de longueur du tube (notée LL). Les résultats obtenus sont consignés dans le tableau suivant.

LL (cm) 

50

60

70

80

90

100

ΔtAB\Delta t_{\text{AB}} (ms)

1,2

1,4

1,6

1,8

2,1

2,3



Tracer la courbe ΔtAB=f(L).\Delta t_{\mathrm{AB}}=f(L).

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3. Exprimer ΔtAB\Delta t_{\mathrm{AB}} en fonction de LL, vairv_{\text {air}} et vhuilev_{\text {huile}} en exploitant les définitions de ces célérités.


4. L’huile semble-t-elle être pure ? Justifier.


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38
Superposition d’ondes de surface

RAI/ANA : Utiliser des mesures pour répondre à une problématique

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On équipe le plateau horizontal d’une cuve à ondes (voir exercice corrigé) de deux sources d’ondes sinusoïdales synchronisées. Les vagues se propagent sur le plan du plateau. Les deux vibreurs créent simultanément des vagues identiques, à chaque extrémité. Les ondes sont périodiques et se déplacent parallèlement aux vibreurs, chacune dans un sens opposé.
La fréquence des vibreurs est f=f = 25 Hz, la célérité des ondes a pour valeur v=v = 50 cm·s-1.

Superposition d’ondes de surface


1. Que va-t-on observer lorsque les vagues vont se rencontrer ?


2. De quelle distance doit-on déplacer vers la gauche le vibreur 2, sans déplacer le vibreur 1, si l’on veut qu’au centre de la cuve il n’y ait jamais de vague ? Justifier la réponse en détaillant les étapes de la résolution.


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Retour sur la problématique du chapitre

39
Des ondes mécaniques variées

APP : Maîtriser le vocabulaire du cours


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1. Quel est le point commun entre les vagues, les sons et les séismes ? Utiliser un vocabulaire rigoureux.


2. Qu’est-ce qui différencie ces trois phénomènes qui peuvent pourtant se produire dans les mêmes milieux ?


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