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…ce qu’est un son ?

Si on place une bougie devant une enceinte qui émet des sons alors celle-ci danse. Saurez-vous expliquer pourquoi ?

Le son est une vibration de la matière (exemple l’air ; eau etc.)  qui se propage de proche en proche. La flamme de la bougie vibre donc au rythme de ces vibrations.

Document 1 : Les différents types de signaux

Document 2 : 1ère mesure de la vitesse du son dans l'eau

En 1826, Daniel Colladon (scientifique suisse) et Charles Sturm (mathématicien français) mesurent la vitesse du son dans l'eau du lac de Genève (lac Léman). L'illustration ci-contre montre l'expérience.

Daniel doit déclencher l'émission de la lumière et la production du son au même instant. On imagine ce dispositif sur l'illustration : le marteau frappe la cloche au moment où la mèche d'une lampe d'autrefois s'enflamme.

Charles, situé à 17 850m, à l'autre bout du lac, déclenche le chronomètre à la vue de la flamme et l'arrête dès réception du son dans le tube acoustique.

…distinguer émetteur, récepteur et signal ?

Donnez la nature des deux signaux émis dans l’expérience du document 2 et associez-y  les émetteurs et les récepteurs.
Le premier signal est la lumière. L’émetteur est la flamme et les récepteurs sont les yeux de Charles
Le deuxième signal est l’onde sonore (son). L’émetteur est la cloche et les récepteurs sont le tube puis l’oreille de Charles.

…schématiser la propagation d’un signal ?

Schématiser le trajet des deux  signaux . .

…calculer une vitesse ?

Les deux scientifiques ont mesuré un temps de 11,9s  entre l’émission et la réception du son. Vérifiez la valeur de vitesse du son dans l’eau du document 1.

vitesse= 1500m/s

Ce résultat correspond bien à la vitesse de la lumière vue dans le document 1 ci-dessus.

…raisonner à partir des valeurs de vitesse ?

Expliquez pourquoi on peut dire que le signal émis par la lampe est reçu presque instantanément par Charles mais pas celui de la cloche.
La vitesse de la lumière (300 000km/s) est très élevée. Celle du son dans l’eau  (1500m/s) est beaucoup plus petite. Donc On peut dire que la lumière arrive presque instantanément (dès son émission) tandis que le son met un peu plus de temps à arriver

Document 3 : Les sondes voyager
Les sondes Voyager I et II ont été lancées en 1977 pour étudier les planètes extérieures du Système solaire.
Les communications avec la Terre sont assurées par un émetteur-récepteur radio.
Le 23 Août  2012 Voyager I a franchi les limites de notre système solaire. Les informations émises par Voyager I mettaient alors 17h pour parvenir jusqu’à la Terre
La Nasa estime que l'on perdra contact avec les Voyager entre 2020 et 2025.

…relier  une distance au temps entre une émission et une réception ?

Calculez la  distance à laquelle se trouvait Voyager, le 23 Août 2012  à l’aide des informations des documents 1 et 3 de cette fiche.

3 rédactions possibles :
Rédaction 1 (niveau 1)
D’après le document 2, le 23 Août 2017 les informations transmises par Voyager I sous forme d’ondes radio mettaient 17h pour parvenir sur Terre. Les ondes radio se propagent à 300 000km/s selon le document 2.
Chaque seconde le signal parcourt donc 300 000km. Or dans 17 h il y a 17×60min=1020min
Et dans 1020min, il y a 1020×60s=61200s
La distance parcourue en 17h est donc 300 000×61200=1 8 360 000 000km  (ou 1,83.1010km)

Rédaction 2 : (niveau 2 avec le produit en croix)
D’après le document 2, le 23 Août 2017 les informations transmises par Voyager I sous forme d’ondes radio mettaient 17h pour parvenir sur Terre. Les ondes radio se propagent à 300 000km/s selon le document 2.
Chaque seconde le signal parcourt donc 300 000km. Or dans 17 h il y a 17×60min=1020min
Et dans 1020min, il y a 1020×60s=61200s

Rédaction 3 (niveau 3 avec les équations)

D’après le document 2, le 23 Août 2017 les informations transmises par Voyager I sous forme d’ondes radio mettaient 17h pour parvenir sur Terre. Les ondes radio se propagent à une vitesse v=300 000km/s selon le document 2.

d=v×t  
 d:distance entre Voyager I et la Terre
 et t=17h=17×60min=1020min=1020×60s=61200s
d=300 000×61200
d=18360 000 000km  

…quelles sont les conditions de propagation d’un signal ?

Pourquoi deux astronautes ne peuvent-ils pas communiquer directement avec leur voix mais sont obligés d’utiliser des ondes radios ?
Les deux astronautes ne pourraient pas communiquer avec leur voix car les ondes sonores sont des vibrations de la matière qui se propagent. Elles ne pourraient  pas se propager  dans le vide.
En revanche, ils peuvent communiquer avec des ondes radios qui se propagent dans le vide.