Exercitations - sciences physisques  - le son émis par une corde de violoncelle - correction, Exercices de Chimie Physique
Eleonore_sa
Eleonore_sa28 April 2014

Exercitations - sciences physisques - le son émis par une corde de violoncelle - correction, Exercices de Chimie Physique

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Exercitations de sciences physisques sur le son émis par une corde de violoncelle - correction. Les principaux thèmes abordés sont les suivants: les modes propres de vibration, le son produit par la corde pincée, Une aut...
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Exercice 3 Son émis par une corde de violoncelle

France métropole 2006 Exercice 3 : Son émis par une corde de violoncelle (4 points)

Correction

1.1. On appelle ces modes, des modes propres de vibration (mode fondamental + modes harmoniques).

1.2.1. Quand elle vibre dans le mode fondamental, on voit un

fuseau entre les 2 extrémités fixes. En effet, la vibration est très

rapide, on ne peut pas distinguer la corde mais seulement la surface

qu'elle décrit en vibrant.

1.2.2. Un fuseau correspond à la moitié de la longueur d'onde soit L = 2

λ n .

Pour le fondamental n = 1 d’où 1 = 2.L

1 = 2  69,0 = 138 cm

1.3.1. Pour déterminer la fréquence

du fondamental, il faut d'abord

déterminer sa période.

T1  4 div

soit T1 = 4  2,5 = 10 ms = 10  10–3 s

f1 = 1

1

T

f1 = 3

1

10 10 = 1,0102 Hz

1.3.2. La fréquence est associée à

la hauteur du son.

1.4. Si le stroboscope envoie un éclair à chaque fois que la corde revient à la même position, la corde

paraîtra immobile. Mais on observera aussi l'immobilité, si la période des éclairs = k  période des

oscillations de la corde. (la corde effectue k allers-retours entre chaque éclair)

La période du fondamental correspond à la plus petite période des éclairs qui provoque l'immobilité de la

corde. Comme f = 1/T , il faut donc régler le stroboscope sur la plus grande fréquence possible et diminuer

la fréquence des éclairs jusqu'à ce que la corde paraisse immobile.

1.5. On a 1 = 1,38 m et f1 = 1,0102 Hz.

Or v = 1  f1 donc v = 1,38  1,0102 = 1,4102 m.s-1.

1.6.1. On a la relation: fn = n.f1 où fn est la fréquence de l'harmonique de rang n.

Donc: f2 = 2f1 et f3 = 3 f1.

1.6.2. Le fondamental correspond donc au pic (a)

L'harmonique de rang 2 ( fréquence f2) correspond au pic (b) et l'harmonique de rang 3 (fréquence f3)

correspond au pic (c).

1.7. Si la longueur de la corde est divisée par 2, alors la fréquence du fondamental est multipliée par 2 :

f ' = 2 f1

2. le son produit par la corde pincée

2.1. La hauteur d'un son est donnée par la fréquence de son mode fondamental. Or, sur l'oscillogramme, on

observe que la période du son produit par cette technique est la même que la période du son obtenu par la

technique précédente. La fréquence du fondamental n'est pas modifiée et la hauteur du son produit est donc

la même.

2.2. Sur les figures 7 et 9, on observe deux tensions variables de même fréquence (période) mais dont

l'allure est différente. La caractéristique du son modifiée quand la corde est pincée est donc son timbre.

T1

3. Une autre technique avec la corde frottée.

Figure 8 fondamental à environ 100 Hz

Figure 9 Les fréquences présentes dans le spectre du son produit par cette dernière technique sont multiples

de 200 Hz. Le fondamental correspond donc à une fréquence de 200 Hz.

Donc la hauteur du son est modifiée.

Le timbre est différent aussi mais il n'est pas utile de le préciser car on compare le timbre pour une même

note.

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