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