Exercitations - sciences physisques - Produire des sons écouter - correction, Exercices de Chimie Physique. Université Claude Bernard (Lyon I)
Eleonore_sa
Eleonore_sa28 April 2014

Exercitations - sciences physisques - Produire des sons écouter - correction, Exercices de Chimie Physique. Université Claude Bernard (Lyon I)

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Exercitations de sciences physisques sur le fait de roduire des sons écouter - correction. Les principaux thèmes abordés sont les suivants: Expressions théoriques, Détermination de la vitesse de propagation d'une onde so...
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Antilles Septembre 2004

Antilles Septembre 2004 Exercice III. Produire des sons écouter (4 points)

Correction

1. Expressions théoriques

1.1. L'onde effectue un aller-retour, elle parcourt la distance 2L et ce pendant une durée T0

v = 0

2

T

L

soit T0 = v

2L

1.2. v = T

 donc  = v.T ou encore T =

v

1.3. Il s'agit d'une onde stationnaire.

1.4. D'après l'énoncé du 1.3. T0 = nT

v

2L = n.

v

= n

L2

1.5.  = nf

v

n

L2 =

nf

v

2. Détermination de la vitesse de propagation d'une onde sonore le long d'une corde tendue

2.1. Pour qu'un instrument de musique produise un son il doit remplir deux fonctions:

- vibrer (ici: corde)

- émettre (caisse de résonance, ici table d'harmonie)

2.2. 3T1 = ( 7,4 – 0,6 )

T1 = 3

)6,04,7( 

T1 = 2,3 ms = 2,3.10–3 s

valeur non arrondie

à mettre en mémoire

pour le calcul de f1

f1 = 1

1

T = 4,4.102 Hz

valeur non arrondie

à mettre en mémoire.

2.3.n

L2 =

nf

v

La fréquence fondamentale est notée f1, la longueur de la corde est L1 et n = 1.

v = 1

2 1L f1

v = 2  0,68  4,4.102

v = 6,0.102 m.s–1

0,6 7,4

3 T1

3. Détermination de la longueur d'une corde

3.1.

T2 = 9

2,00,7 

T2 = 0,76 ms

T2 = 7,6.10–4 s

valeur à stocker en mémoire

f2 = 2

1

T

f2 = 1,3.103 Hz

mise en mémoire

3.2. Établi au 1.5 : n

L2 =

nf

v

La fréquence fondamentale de la corde raccourcie est notée f2 , sa longueur est L2 et n = 1.

soit L2 = 22f

v

La vitesse de propagation de l'onde le long de la corde n'a pas changé, elle vaut v = 2L1.f1 (cf. 2.3.)

L2 = 2

11

2

.2

f

fL =

2

11.

f

fL =

78,1315

78,43468,0  = 0,22 mcalcul à effectuer avec les valeurs non arrondies de f1et f2

4. Modes de vibration d'une corde tendue entre deux points fixes

4.1. Allure de la corde pour le mode de vibration correspondant à l'harmonique de rang 2

4.2. Allure de la corde pour le mode de vibration correspondant à l'harmonique de rang 3

5. Acoustique musicale et physique des sons

5.1.1. La hauteur d'un son est la qualité physiologique qui distingue un son aigu d'un son grave. Elle est

caractérisée par la fréquence de la note fondamentale.

5.1.2. hauteur du son

T'1 = 3

8,6 = 2,3 ms

T'1 = 2,3.10–3 s

f '1 = ' 1

1

T = 4,4.102 Hz

9 T2

nœud

ventre

3T'1

5.2. Le timbre d'un son dépend de la présence des harmoniques, mais aussi des transitoires d'attaque et

d'extinction.

5.3. Les deux sons ont même hauteur, les deux instruments jouent la même note.

Il est fort probable que les instruments étant différents, leurs timbres soient différents.

MAIS Question piège…

En réalité, on ne peut pas conclure quant au timbre.

Pour la corde de guitare de longueur L1, dans le 2., l'énoncé indique " Le logiciel d'acquisition est muni

d'un filtre électronique lui permettant d'isoler la fréquence de réponse spectrale de plus grande amplitude

: la fréquence fondamentale."

Ainsi l'oscillogramme du 2. ne nous permet pas de savoir si le son produit par la corde est pur ou

complexe.

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