Exercitations - sciences physisques - la physique et le violon - correction, Exercices de Chimie Physique
Eleonore_sa
Eleonore_sa28 April 2014

Exercitations - sciences physisques - la physique et le violon - correction, Exercices de Chimie Physique

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Exercitations de sciences physisques sur la physique et le violon- correction. Les principaux thèmes abordés sont les suivants: les ondes transversales, la caisse de résonance, la fréquence de vibration, le numéro de la ...
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Exo 1 La physique et le violon

Nouvelle Calédonie 11/2004 Exercice 1 : La physique et le violon (4 points)

CORRECTION

1.1.(0,25) Il s'agit d'ondes transversales, la direction de propagation de l'onde est perpendiculaire à la

direction de la perturbation créée par le pincement de la corde.

1.2.(0,25) Il apparaît une onde stationnaire le long de la corde si sa longueur est un multiple d'une demi

longueur d'onde. Soit si = n. 2

. (n entier)

(0,25) Le mode fondamental de vibration correspond à n = 1 car il se forme un unique fuseau sur la corde.

1.3.(0,25) La caisse du violon sert de caisse de résonance. La corde du violon émet en elle même un son

presque inaudible, sa fonction n'est que de produire une vibration mécanique transmise à la caisse du

violon. Celle-ci est à même, de par sa superficie, de mettre l'air en vibration et c'est grâce à elle que l'on

peut entendre la vibration émise par la corde.

2. La corde émet un la3 qui correspond au mode fondamental de vibration donc = 2

 ou  = 2.

D'autre part  = v

f , donc 2. =

v

f soit v = 2..f

et enfin v = 

F donc 2. .f3 =

F

(0,25) F = 4.².f3 ².µ

F = 4 (0,55)²  (440)²  0,95.10–3

(0,25) F = 2,2.102 N

3.1.(0,25) En appuyant sur la corde, le violoniste modifie la longueur de la corde et donc la longueur

d’onde et la fréquence.

3.2. Célérité de l’onde stationnaire sur la corde ré 3 lorsque sa longueur n’a pas été modifiée :

 = 2

v

f donc v = .f2

Lorsque la corde vibre selon son mode de vibration fondamental = 2

 donc  = 2. , il vient v = 2. .f2

avec = AO.

Ensuite la longueur de la corde ré 3 est réduite, sa nouvelle longueur vaut alors ’.

Sa masse linéique ne change pas, et sa tension F ne change pas donc la célérité (v = 

F ) ne change pas,

on a toujours v = 2. .f2.

La fréquence de vibration devient f3 = 440 Hz, la vitesse peut aussi s’exprimer v = 2. ’.f3.

on a alors 2. .f2 = 2. ’.f3.

soit .f2 = ’.f3.

(0,25) donc ’ = 2

3

. f

f

(0,25) ’ = 0,55 294

440

 = 0,37 m entre le chevalet A et le point d'appui B.

4.1.(0,25) L'énoncé indique qu'un diapason émet un son de fréquence unique 440 Hz.

Le spectre n°1 est celui du son joué par le diapason, puisqu'il ne contient qu'une seule fréquence située

aux environs de 440 Hz.

Le spectre n°2 est celui du son produit par la corde la3 : il contient la fréquence fondamentale et en plus des

fréquences harmoniques multiples de 440 Hz.

4.2. (0,25)fn = n.f1avec n entier, fn fréquence de l'harmonique de rang n , f1 fréquence du mode

fondamental.

f2 = 2440 = 880 Hz cette fréquence n'apparaît pas dans le spectre.

f4 = 4440 = 1760 Hz n'est pas présente

f6 = 6440 = 2640 Hz non plus.

5. Les deux instruments ont le même niveau sonore, donc la même intensité sonore :

Pour un instrument : L1 = 0

1 10log10 I

I = 70 dBA

(0,5)Pour deux instruments : L2 = 0

1 10

2 log10

I

I

L2 = )(log10)2(log10 0

1 1010 I

I 

(0,25) L2 = 3 +70 = 73 dBA

6.

numéro de la corde 1 2 3 4

note sol2 ré3 la3 mi4

fréquence du son

fondamental (en Hz) f1 =196 f2 = 294 f3 = 440 f4

196

294

1

2  f

f = 1,50

294

440

2

3  f

f = 1,50

(0,25) On remarque que 50,11 

n

n

f

f

Soit fn+1 = fn 1,50 il s'agit d'une suite géométrique de raison égale à 1,50

Donc f4 = 1,50  f3 = 1,50  440

(0,25) f4 = 660 Hz

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