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3e · Chapitre 4 · Des signaux pour observer et communiquer

Signaux sonores

TP expérimental

Mesurer la vitesse du son dans l'air

Problème : Quelle est la vitesse du son dans l'air de la salle ?

Durée : 55 min · Travail en binôme

🧰 Matériel (par binôme)

  • 2 microphones identiques sur supports
  • 1 interface d'acquisition (ExAO) ou 1 oscilloscope à mémoire 2 voies (ou 2 smartphones avec l'application gratuite phyphox, mode « chronomètre acoustique »)
  • 1 claquoir (ou deux règles en bois)
  • 1 mètre ruban
  • 1 thermomètre (température de la salle)

⚠️ Sécurité

  • Bruits brefs uniquement ; ne pas claquer près de l'oreille d'un camarade.
  • Câbles rangés pour éviter de trébucher.
  • Avec les smartphones : téléphone posé, utilisé uniquement pour la mesure.

🧪 Protocole

  1. Aligne la source et les deux micros (voir schéma). Place les micros à d = 0,50 m l'un de l'autre.
  2. Lance l'acquisition (déclenchement sur le micro 1), produis un clap avec le claquoir à 20 cm du micro 1.
  3. Mesure le retard Δt entre le début du signal au micro 1 et au micro 2. Recommence 3 fois.
  4. Recommence pour d = 1,00 m ; 1,50 m ; 2,00 m.
  5. Note la température de la salle.

Schéma du montage

source micro 1micro 2 distance d interface

📝 Résultats et exploitation

d (m)Δt₁ (ms)Δt₂ (ms)Δt₃ (ms)Δt moyen (ms)v = d / Δt (m/s)
0,50
1,00
1,50
2,00

1. Pourquoi mesure-t-on un retard entre deux micros plutôt que le temps entre le clap et un seul micro ?

2. Trace Δt en fonction de d. Que constates-tu ?

3. Calcule la vitesse du son pour chaque distance puis la moyenne.

4. Compare à la valeur de référence (343 m/s à 20 °C). Propose deux sources d'erreur.

5. Comment ferais-tu pour mesurer la vitesse du son dans l'eau ?