SÉRIE D'EXERCICE N°1
Exercice 1 :
Le graphique suivant représente l’oscillogramme d’une onde sonore se propageant dans l’air à la température 20°C
1- Déterminer la période T et la fréquence f du son émis.
2- A l’aide du schéma ci-dessous, déterminer la nature du son :
3- Déterminer la célérité du son dans l’air en utilisant la formule suivante :
- T : la température de l’air en K
- Mm : la masse molaire de l’air égale à 29Kg/Kmol
- : Coefficient isentropique
4- Déterminer la longueur d’onde λ du signal sonore en mètre.
Exercice 2 :
On organise un concert en plein air. L’espace est longue de 60m, au fond à l’extrémité opposée de la scène se trouve une paroi rocheuse susceptible de produire un écho (voir figure ci-contre). Le premier et le dernier spectateurs se trouvent à 1m de chaque parois.
1) Déterminer la distance minimale dmin par rapport à la paroi rocheuse où il ya risque d’écho pour les spectateurs, (l’écho est perceptible si le son arrive 0.05 secondes après le son direct). On donne la célérité du son dans l’air est c = 340 m/s
2) Si les sièges sont disposés en rangées tous les mètres, déterminer les rangées susceptibles d’être gêner par l’écho.
Exercice 3 :
On a relevé les oscillogrammes de trois vibrations sonores et on a conservé les mêmes réglages :
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Son 1 : « la » d’un diapason |
Son 2 : « la » d’une flute
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Son 3 : « la » d’un saxophone
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Pour chaque question, cocher la ou les bonnes réponses :
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a- Le son 1 est-il : |
Le son 2 est-il : |
Le son 3 est-il : |
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SINUSIOIDAL ? |
SINUSIOIDAL ?
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SINUSIOIDAL ?
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PERIODIQUE ?
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PERIODIQUE ?
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PERIODIQUE ?
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b- Les oscillogrammes ont des formes différentes. Cette différence caractérise-t-elle :
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LA HAUTEUR ? |
LE TIMBRE ? |
L’INTENSITE ? |
Exercice 4:
Sur une côte maritime, un dispositif d'écoute est constitué de deux micros placés sur une même verticale, l'un dans l'eau, l'autre dans l'air.
Le bruit d'une explosion parvient aux deux récepteurs avec un décalage de 2,5 secondes.
A quelle distance de la côte s’est produite l'explosion ?
On donne :
¨ La célérité du son dans l’air C1 = 340 m/s
¨ La célérité du son dans l’eau C2 = 1500 m/s
Exercice 5:
Une explosion a lieu en S.
Le bruit est perçu en A puis en B, avec un décalage dans le temps = 600 ms.
Sachant que la vitesse du son dans l’air c = 340 m/s, calculer la distance d.
Exercice 6:
On considère une fuite d’eau au point O sur une canalisation :
On place deux microphones aux points A et B distants de d = 500 m
Le bruit acoustique produit par la fuite est reçu en premier lieu par le microphone B puis par le microphone A avec un décalage dans le temps = 133 ms.
■Déterminer la position de la fuite au point O sachant que la vitesse du son dans la canalisation C = 1500 m/s.
Exercice 7:
Un homme est situé dans un long couloir rectiligne comme indique la figure suivante :
A l’instant t = 0, l’homme émet un bref coup de sifflet, il entend alors les deux premiers échos aux instants t = 147 ms et 441 ms.
1- Expliquez la présence d’échos.
2- En déduire la position de l’homme et la longueur du couloir.
3- À quel instant l’homme entend le troisième écho ?
On donne : vitesse du son dans l’air c = 340 m/s
Exercice 8:
Le sonar d’un bateau est constitué d’un émetteur ultrasonore couplé à un récepteur. Il mesure le temps t mis par les ultrasons pour effectuer l’aller retour entre le sonar et l’obstacle (fond marin, banc de poisson, sous-marin…) puis l’appareil affiche la profondeur, la distance, la vitesse et la nature des obstacles.
1- Calculer l’impédance acoustique de l’eau Zeau et de l’acier Zacier et déduire le pourcentage d’énergie sonore R réfléchie par la coque d’un sous marin.
2- Calculer l’impédance acoustique de la glace Zglace et déduire le pourcentage d’énergie sonore R réfléchie par un iceberg.
3- Est-il facile de détecté avec le sonar un iceberg qu’un sous marin ?
On donne :
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La masse volumique (Kg/m3) |
La célérité du son (m/s) |
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Eau |
1000 |
1500 |
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Glace |
920 |
1200 |
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Acier |
7700 |
5900 |
Exercice 9:
On considère une onde sonore qui se propage à travers un simple vitrage. On suppose que les phénomènes d’absorption et de réflexions sont négligés.
1- Calculer l’impédance acoustique de l’air Zair et de la vitre Zvitre.
2- Montrer que le coefficient de transmission énergétique pour le passage du son de l’air dans la vitre T1→2 peut s’écrire :
3- Calculer la valeur du coefficient T1→2 en (%) et déduire l’atténuation correspondante en (dB).
4- Calculer le pourcentage d’énergie transmise lors du passage à travers la vitre T1→3 et déduire l’atténuation globale.
5- Montrer que l’utilisation d’un double vitrage permet de renforcer l’isolation phonique
On donne :
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La masse volumique (Kg/m3) |
La célérité du son (m/s) |
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Air |
1,3 |
340 |
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Verre |
2500 |
5650 |