P01 : CELERITE DU SON ET DES ULTRASONS DANS L'AIR

OBJECTIFS

• Etudier les propriétés des ondes ultrasonores à l'aide d'un oscilloscope • Déterminer la célérité des ondes ultrasonores à température ambiante

PRINCIPE DE LA MESURE

On visualise une onde sonore à l'aide d'un microphone et d'un oscilloscope : Le microphone transforme l'onde sonore qu'il reçoit en une tension électrique variable à ses bornes. On visualise cette tension sur l'une des voies d'un oscilloscope en mode balayage : les variations de l'onde sonore au cours du temps sont analogues à celle de la tension visualisée.

Exemples : dans les 3 cas suivants, un bruit différent est produit devant le micro relié à la voie 1 d'un oscilloscope. Dessiner rapidement l'allure de l'oscillogramme obtenu.

a) a) On produit brièvement un bruit (clap sonore)

[pic]
b) On fait vibrer un diapason

[pic]

c) on produit des ondes sonores sinusoïdales à l'aide d'un GBF et d'un haut-parleur

[pic] ETUDE DE LA PROPAGATION DES ULTRASONS DANS L'AIR

matériel : un émetteur et un récepteur d'ultrasons, un GBF (Générateur Basse Fréquence) et un oscilloscope
1) Détermination de la fréquence de l'onde ultrasonore à partir de l'oscillogramme • Réglages de l’oscilloscope : ➢ Régler le 0V des deux voies (Y-POS I et Y-POS II pour déplacer la ligne sur l’axe central puis bouton CH I/CH II pour passer d’une voie à une autre ou DUAL pour visualiser les 2) ➢ Vitesse de balayage : l ms/div ➢ sensibilité verticale sur les 2 voies : 1 V/div ➢ Position DC sur les 2 voies, DUAL enfoncé, CH I/CH II relâché

Réglages du GBF : ➢ signal sinusoïdal ~ de fréquence f = 40 kHz environ ➢ Amplitude maximum (level)

Montage : ➢ Réaliser le montage ci-contre, l'émetteur et le récepteur sont placés dans le rail gradué, à quelques cm l'un de l'autre.

• Adapter les réglages de l'oscilloscope (vitesse de balayage et sensibilité verticale) de façon à avoir un