Enseignement scientifique 1re

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Thème 1 : Une longue histoire de la matière
Ch. 1
Les éléments chimiques
Ch. 2
Des édifices ordonnés : les cristaux
Ch. 3
Une structure complexe : la cellule
Thème 2 : Le Soleil, notre source d'énergie
Ch. 4
Le rayonnement solaire
Ch. 5
Le bilan radiatif terrestre
Ch. 6
Énergie solaire et photosynthèse
Ch. 7
Le bilan thermique du corps humain
Thème 3 : La Terre, un astre singulier
Ch. 8
La forme de la Terre
Ch. 9
L'histoire de l’âge de la Terre
Ch. 10
La Terre dans l’Univers
Thème 4 : Son et musique, porteurs d'information
Ch. 12
Musique et nombres
Ch. 13
Le son, une information à coder
Ch. 14
Entendre la musique
Projet Experimental et Numérique
Livret Maths
Annexes
Chapitre 11
Activité 3 - en groupe

La fondamentale d'une corde vibrante

16 professeurs ont participé à cette page
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Introduction
Les instruments à cordes, qu'ils soient à cordes pincées comme la guitare, à cordes frottées comme le violon ou à cordes frappées comme le piano, produisent des sons grâce à la vibration d'une ou de plusieurs cordes simultanément.

Quelle relation existe-t-il entre la longueur d'une corde et la fréquence du son produit ?
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Ce que j'ai déjà vu

  • Utiliser une série de mesures pour déterminer le modèle mathématique liant deux grandeurs physiques
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Groupe 1
Modélisation d'une série de mesures

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Doc. 1
La corde de Melde : dispositif

La corde de Melde
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Le dispositif expérimental utilisé, appelé expérience de la corde de Melde en hommage au physicien allemand Franz Melde, permet de déterminer la fréquence fondamentale f d'une corde vibrante. La fréquence fondamentale est la plus petite fréquence à laquelle la corde vibre naturellement.

Pour une corde de longueur l, on repère la fréquence fondamentale comme étant la fréquence pour laquelle la corde ne forme qu'un seul fuseau.
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Doc. 2
La corde de Melde : mesures

Longueur de la corde l (cm)Fréquence du fondamental f (Hz)
8515,0
8015,8
7516,8
7017,2
6518,8
6020,4
5522,8

Mesures déterminant la fréquence fondamentale en fonction de la longueur de la corde.
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Travaux pratiques

Expérience de la corde de Melde

  • Mesurer la longueur l entre le générateur de vibrations et la poulie.
  • Allumer le générateur de vibrations.
  • Ajuster la fréquence f de vibrations pour obtenir l'amplitude de vibrations de la corde la plus élevée possible pour un seul fuseau.
  • Relever la fréquence fondamentale f.
Liste du matériel disponible :
  • générateur de vibrations ;
  • corde vibrante ;
  • masselotte de 100 g ;
  • poulie.
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Instant maths

Retrouvez des rappels de cours et des exercices d'application sur le tracé, la lecture d'un graphique et la modélisation
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Groupe 2
Les frettes d'une guitare

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Doc. 3
Les constituants d'une guitare

Placeholder pour Les constituants d'une guitareLes constituants d'une guitare
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Une guitare électrique est constituée de trois grands éléments :
  • la tête sur laquelle se situent le sillet et les mécaniques permettant de modifier la tension des cordes ;
  • le manche sur lequel sont disposées des frettes métalliques perpendiculaires à l'axe du manche ;
  • le corps où sont positionnés les micros, les boutons de réglage et le chevalet.
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Doc. 4
Les fréquences obtenues

Pour modifier la fréquence fondamentale f du son émis par une corde, le guitariste appuie sur celle-ci au niveau d'une case, entre deux bornes métalliques appelées frettes. Cette action permet de raccourcir la longueur l de corde vibrante jusqu'à la frette qui suit la position du doigt.

Numéro de la frette
(en partant du haut)
Fréquence du fondamental
f (Hz)
082
187
293
398
4104
5110
6117
7123

Fréquences du fondamental obtenues en fonction du numéro de la frette en contact avec la corde.
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