Physique DEVOIR SURVEILLE N°3 Term S Laurence Bertolotti ...
1) Quels doivent être le sens et la direction du champ magnétique pour que des
mesures soient possibles et simples ? 2) Exprimer la force de Laplace ...
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PhysiqueDEVOIR SURVEILLE N°3Term SLaurence Bertolotti HYPERLINK "mailto:Laurence.Bertolotti@ac-nancy-metz.fr" Laurence.Bertolotti@ac-nancy-metz.fr
Restitution des connaissancesAppliquerRaisonner/4,5 pts/9 pts/6,5 pts( ( (( ( (( ( (
Exercice 1 (4 points) (A)
On souhaite mesurer la célérité des ultrasons dans lair à laide du montage ci-dessous. Lors dune mesure, on obtient loscillogramme suivant :
La base de temps est fixée à 5,0 µs/div ; les sensibilités verticales sont identiques.
Lorsque les récepteurs sont à égale distance de lémetteur, les signaux sont en phase.
Le récepteur R1 restant fixe, on éloigne le récepteur R2 le long de laxe (D) en comptant le nombre de fois où les signaux sont en phase.
Pour une distance d = 8,5 cm, les signaux ont été dix fois en phase.
On considère que lincertitude sur la mesure de la période est de 0,2 div et lincertitude sur d de 0,1 cm.
Lincertitude sur la vitesse est donnée par :
1.a. Déterminer la période T des ondes ultrasonores.
b. Calculer lincertitude U(T) sur la période.
2.a. Déterminer la longueur donde (.
b. Calculer lincertitude U(().
3. Calculer la valeur de la célérité v de londe ultrasonore et son incertitude U(v).
Présenter le résultat sous la forme v =
(
.
Exercice 2 (8 points) Toutes les réponses doivent être justifiées.
On enregistre à laide dun microphone, les signaux électriques correspondant à des sons émis par trois instruments : flûte à bec, guitare classique (corde en nylon) et guitare folk (corde métallique) (figure 1).
figure 1 : enregistrements des trois sons
1.(RCO) Ces sons sont-ils purs ?
2.(RCO)(A) Quelle grandeur faut-il déterminer pour savoir si ces sons ont la même hauteur ? Faire les mesures et calculs nécessaires et conclure.
3.(RCO) Identifier le son émis par la flûte, sachant quil est plus aigu que ceux émis par les guitares.
4. On trace les spectres en fréquence des sons émis par les guitares (figure 2).
Un son métallique est plus riche en harmoniques quun son obtenu avec une corde en nylon.
4.1.(RCO) Ces spectres sont-ils cohérents avec la réponse à la question 2 ?
4.2.(R) Quel est le spectre correspondant à la guitare classique ?
4.3.(RCO) Quelle caractéristique distingue les deux sons ? Comment cela se traduit-il sur les signaux temporels ?
4.4.(RCO)(A) Indiquer les valeurs des fréquences manquantes sur le spectre 1.
4.5.(A) Identifier, à laide de la figure 3, les notes correspondant aux trois sons.
4.6.(RCO) Un guitariste utilise un diapason émettant un la3 pour accorder sa guitare. Tracer le spectre en fréquence dun tel diapason.
figure 2 : spectres des sons émis par les guitares
note fa2sol2la2do3mi3la3do4ré4mi4f (Hz)175196220262330440523587659figure 3 : Quelques notes et leurs fréquences
Exercice 3 (4 points)
Un concert est donné avec deux violons. Placé à 5 m des musiciens, on mesure le niveau sonore produit séparément par chacun des deux instruments. Les mesures donnent L1 = 70 dB et L2 = 76 dB.
1.(RCO)(R) Quelle est lindication du sonomètre, placé à 5 m des musiciens jouant simultanément ?
2.(R) Combien de violons produisant chacun en un point un son de niveau sonore 70 dB, faudrait-il pour que le niveau sonore résultant en ce point soit de 90 dB ?
Donnée : seuil daudibilité I0 = 1,0×10-12 W.m-2
Exercice 4 (4 points)
Un élève décide de mettre en uvre, avec le matériel du lycée (une grande éprouvette, un dispositif dacquisition, un émetteur et un récepteur dultrasons en mode salves), le principe du marégraphe à ultrasons, permettant de mesurer la hauteur des marées : les ultrasons sont réfléchis par la surface de leau et la durée (t écoulée entre lémission et la réception du signal permet de calculer la hauteur deau.
1.(A) Exprimer la durée (t en fonction de L et v où v désigne la célérité du son dans lair.
2.(A) Exprimer H en fonction de D, v et (t.
3.(R) A partir de lenregistrement ci-dessous des tensions uem (émetteur) et ure (récepteur), calculer la hauteur deau que lélève a placée dans léprouvette. Données : D = 43 cm ; vson = 340 m.s-1
Acquisition des signaux de lémetteur et du récepteur
Montage de lélève
EMBED Equation.3
son 1
son 2
son 3
2.
1.
196
196
