Ondes sonores et ultrasonores

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Extrait

Ondes sonores et ultrasonores (fiche - Terminale S)

Objectifs : • Étudier les propriétés d'un type particulier des ondes mécaniques longitudinales : les ondes sonores. • Donner quelques propriétés et caractéristiques de ces ondes. • Déterminer expérimentalement la célérité du son d ans l'air. 1. Nature de la pertubation et mécanisme de la prop agation On peut comparer la propagation d’une onde acoustiq ue dans l’air (onde sonore) à celle créée par la compression de quelques spires d ’un ressort. Dans ce cas, la source de l’onde est l'opérateur qui déforme les premières spires du ressort. Cette compression se propage de spire à spire jusqu’à l’a utre extrémité du ressort. Dans le cas d’une onde sonore (autrement dit, un son), lemilieu matériel de propagationpeut être l’airet laperturbationest alors unecompression des couches d’air.

La compression initiale peut être créée par la vibration d’un corps solide (corde, diapason, membrane d’un haut-parleur, ...) qui est l’émetteur sonore. Ce dernier, en se déplaçant, modifie localement la pression de l'a ir, ce qui a pour effet de comprimer (ou détendre) les couches d’air voisines de sa surface. L’air comprimé pousse toutes les couches d’air voisines qui l’entourent, les com primant à leur tour, puis revient à sa position initiale. On obtient alors unepropagation de proche en proche de cette compression, jusqu’à la membrane du tympan (récepteur sonore). À noter que les molécules d'air ne suivent pas l'onde lors de sa propagation.

Uneonde progressiveétant le phénomène de propagation d’une perturbati on, de proche en proche, sans transport de matière mais av ec transport d’énergie, nous vérifions qu’une onde sonore dans l’air vérifie bie n les propriétés d’une onde progressive, où la perturbation consiste en unevariation locale de la pression de l’air. 2. Quelques propriétés du son • Le son se propage dans les liquides, solides, gaz (et même dans les plasmas). En