02/12/2013 CB

TP 1 : Instrumentation physique sur les ondes sonores.

Introduction : Dans ce TP il va s'agir de déterminer expérimentalement la vitesse de la propagation des ondes sonores et leur longueur d'onde λ par trois méthodes différentes. Tout d'abord nous allons voir la méthode de déphasage puis celle du temps de vol et enfin la méthode interférométrique.

A/ La méthode de déphasage.

Une onde se répète dans le temps et dans l'espace, en effet elle a une période temporelle T et une période spatiale λ.
On réalise d'abord le montage suivant :

Pour mesurer la période temporelle T on compte le nombre de division qu'occupe une onde sur l'écran de l'oscilloscope. Ici on trouve 5 .
On sait que 1 division =

Donc T ==

f== 40 kHz Ultrason

Pour mesurer la période spatiale λ, on décale le récepteur jusqu'à obtenir 10 cycles et on note la distance entre le premier et le dernier cycle.

10 cycles ==>= 10λ = 8,6 cm

Donc λ== 0,86 cm =

Or λ= V*T V=λ/T V== 344 m/s.

Un écran réfléchit les ondes sonores ( par analogie avec les ondes lumineuses) Mesure d'incertitudes :

= Eλ / T = = 8000 mm/s = 8 m/s

La loi théorique qui exprime le phénomène de l'atténuation du signal avec la distance (absorption) est la loi de la dispersion angulaire des ondes :

B/ La méthode de temps de transit

Le temps de transit est le temps que prend l'onde pour aller de l'émetteur vers le récepteur.
Pour cette méthode on réalise le montage suivant :

Pour mesurer le temps de transit, on mesure le temps t que prend l'onde entre 2 flancs montants par exemple en notant la distance x (émetteur-récepteur). On obtient le tableau suivant :

avec 1div=

On sait V=Δx/Δt avec Δx = moyenne des Δx1, Δx2...( Δx1=x1-x0) et Δt = moyenne des Δt1, Δt2...

Δx=0,088 m et Δt=

donc V= 352 m/s

avec N=4 (4 mesures), Edx=2mm et Edt=0,3div

On sait que V= λ/T