Inscription / Connexion Nouveau Sujet
Niveau terminale
Partager :

Mesure de la célérité du son dans l'eau

Posté par
Bazinga
20-10-14 à 12:21

Bonjour,

J'ai un exercice de physique dont le but est de calculer la célérité du son dans l'eau.
Je dispose de deux émetteurs, l'un au dessus de l'eau (voie A) et l'autre complètement immergé (voie B). Ils sont accompagnés de leur récepteur et sont placés dans un aquarium de longueur L = 55 cm

Il m'est fourni également un graphique des signaux reçus. Le premier signal est reçu à t= 1x10^-2 s et l'autre à t= 1.25x10^-2 s. On m'a demandé de calculer tau et dire à quoi il faisait référence. J'ai répondu qu'il représentait le retard entre le second et le premier signal et qu'il valait 1x10^-2 s.

C'est là que tout se complique pour moi. On me demande d'écrire les relations entreL tair vair puis L, teau et veau.
Ma réponse : vair = 2L/tair et veau = 2L/teau
Après on me demande le lien entre tau tair et teau, et j'écris que tau = tair - teau.

Maintenant, je dois déduire une expression de veau qui doit être voisine de 1,5x10^3 m/s.
Cependant moi je trouve veau = 110x10^-2/(tair-tau)
<=> veau = 110x10^-2/ 10^-2 qui est égal à 110 et non 1,5x10^3 m/s.....

Je sollicite votre aide avec le plus grand besoin, parce que je ne parviens pas à trouver d'où vient mon problème, ce qui est extrêmement énervant...
Merci à l'avance!

Posté par
Coll Moderateur
re : Mesure de la célérité du son dans l'eau 20-10-14 à 15:52

Bonjour,

Pourrais-tu poster ton énoncé, sans y changer un seul mot ? Et l'accompagner de la figure si celle-ci est nécessaire à la résolution de l'exercice.

Ce que tu expliques est incompréhensible.

Posté par
Bazinga
re : Mesure de la célérité du son dans l'eau 20-10-14 à 16:29

Je me doute bien, je ne sais pas m'exprimer dans un langage clair...

Donc je vous donne l'énoncé dans son intégralité avec les schémas donnés avec :

Afin d'étudier la célérité des ondes ultrasonores dans l'eau en travaux pratiques, des élèves disposent des émetteurs et récepteurs ultrasonores sur les parois d'un aquarium de longueur L = 55 cm rempli d'eau à moitié. L'émetteur et le récepteur sont presque confondus : la propagation du son peut être considérée comme perpendiculaire à la paroi. Les salves d'ultrasons émises se réfléchissent sur la paroi opposée de l'aquarium et sont détectées par les récepteurs branchés à une interface d'acquisition : le détecteur situé au-dessus de l'eau est relié à la voie A, le détecteur immergé à la voie B. Le début de l'enregistrement est arbitraire et ne correspond pas à l'émission de la salve. La vitesse du son dans l'air est vair = 340 m.s-1.

Voilà, dîtes-moi si vous avez besoin de plus!

Mesure de la célérité du son dans l\'eau

Mesure de la célérité du son dans l\'eau

Posté par
Coll Moderateur
re : Mesure de la célérité du son dans l'eau 20-10-14 à 16:37

Eh bien voilà... comme cela on peut t'aider !
____________

Peux-tu recommencer le calcul de ? (n'oublie surtout pas l'unité)

Posté par
Bazinga
re : Mesure de la célérité du son dans l'eau 20-10-14 à 16:44

Ahah, il faut que je pense à acquérir ce réflexe!


Donc mon calcul est le suivant : = 1.25x10-2 - 1x10-2 <=> = 0.25x10-2s

Posté par
Bazinga
re : Mesure de la célérité du son dans l'eau 20-10-14 à 16:44

Est ce qu'il y a un problème là dedans ou pas?

Posté par
Coll Moderateur
re : Mesure de la célérité du son dans l'eau 20-10-14 à 16:51

C'est bon.

Alors, nous sommes d'accord sur les résultats suivants :

= tair - teau = 0,25.10-2 s

v_{air}\;=\;\dfrac{2L}{t_{air}}
et
v_{eau}\;=\;\dfrac{2L}{t_{eau}}

Peux-tu maintenant donner l'expression littérale de veau en fonction de L, vair et ?

Posté par
Bazinga
re : Mesure de la célérité du son dans l'eau 20-10-14 à 17:13

Exactement !

Hm... J'ai calculé tair en utilisant vair donc j'obtiens : tair = 2L / vair = 3.23x10-3s

Donc après cela, j'ai calculé teau de la manière suivante :
= tair - teau teau = 3.23x10-3 - 0.25x10-2
teau = 7.3x10-4

Enfin veau = 1506.84 soit 1.5x103

J'ai juste besoin de votre confirmation !

Posté par
Coll Moderateur
re : Mesure de la célérité du son dans l'eau 20-10-14 à 17:25

Je n'aime pas beaucoup (même si c'est bon).
Il est préférable de conduire les calculs de manière littérale le plus loin possible et de faire l'application numérique tout à la fin.
Cela évite en particulier de traîner des valeurs arrondies ou tronquées qui peuvent jouer de vilains tours.
_____________

\tau\;=\;t_{air}\,-\,t_{eau}\;=\;\dfrac{2L}{v_{air}}\,-\,\dfrac{2L}{v_{eau}}\;=\;2L[\dfrac{1}{v_{air}}\,-\,\dfrac{1}{v_{eau}}]

\dfrac{1}{v_{eau}}\;=\;\dfrac{1}{v_{air}}\,-\,\dfrac{\tau}{2L}
d'où
\red \boxed{v_{eau}\;=\;\dfrac{2Lv_{air}}{2L\,-\,\tau v_{air}}}

Application numérique :

v_{eau}\;=\;\dfrac{1,10 \times 340}{1,10\,-\,0,25.10^{-2} \times 340}\; =\;1\,496\;\rm{m.s^{-1}}\; \approx\; 1,5.10^3\;\rm{m.s^{-1}}

Posté par
Bazinga
re : Mesure de la célérité du son dans l'eau 20-10-14 à 17:53

Vous allez peut être me trouver stupide, mais je bloque au passage de l'avant dernière à la dernière ligne...
Sinon j'ai bien compris le calcul dans sa globalité!


Posté par
Bazinga
re : Mesure de la célérité du son dans l'eau 20-10-14 à 18:04

Non, c'est bon, j'ai trouvé! Effectivement j'étais vraiment idiote, il n'y avais rien de plus simple!

Merci beaucoup beaucoup pour votre aide qui m'a été vraiment très précieuse!

Posté par
Coll Moderateur
re : Mesure de la célérité du son dans l'eau 20-10-14 à 18:06

Je t'en prie.
À une prochaine fois !

Posté par
Marioon92
Je ne comprends pas 21-10-14 à 16:01

Bonjour, je suis sur le même exercice et je ne comprends pas ceci

tair = 2L / vair = 3.23x10-3s

Pour moi,   tair = 2L / vair = 1.1/340*10^-3 = 3.24

Pouvez vous m'expliquez ? Merci beaucoup

Posté par
Coll Moderateur
re : Mesure de la célérité du son dans l'eau 21-10-14 à 16:08

Bonjour,

Comme tu as pu le lire, je ne conseille pas ce calcul. Mais le calcul de Bazinga est juste.

Posté par
Marioon92
re : Mesure de la célérité du son dans l'eau 21-10-14 à 16:17

Oui j'ai pu voir mais je voudrais comprendre mon erreur
Pourquoi Bazinga ne met-elle pas pour vair = 340*10^-3 puisqu'il s'agit de seconde ?

Posté par
Coll Moderateur
re : Mesure de la célérité du son dans l'eau 21-10-14 à 16:21

La célérité du son dans l'air est environ (elle dépend de la température) vair 340 m.s-1

Posté par
Marioon92
re : Mesure de la célérité du son dans l'eau 21-10-14 à 16:23

Non c'est bon j'ai compris, c'était dans ma tête que ça ne collait pas ^^

Une autre petite question, c'est la valeur absolue de teau qu'il faut calculer sir je fais par le calcul de Bazinga ?

Posté par
Coll Moderateur
re : Mesure de la célérité du son dans l'eau 21-10-14 à 16:27

Mais non.

Et je répète que cette méthode n'est pas la meilleure...

Posté par
Marioon92
re : Mesure de la célérité du son dans l'eau 21-10-14 à 16:29

Bah sinon on trouve une valeur négative et donc non identique à la valeur demandée dans l'énoncé ?

Oui, mais j'ai trouvé cette méthode par moi même !

Posté par
Coll Moderateur
re : Mesure de la célérité du son dans l'eau 21-10-14 à 18:51

Ah bon une valeur négative...

Quel est le signe de 3.23x10-3 - 0.25x10-2 ?

Posté par
Marioon92
re : Mesure de la célérité du son dans l'eau 21-10-14 à 23:24

Bah on a dit tau= tair - teau = 0,25*10^-2 - 3,23*10^-3 ce qui donne une valeur négative

Posté par
Coll Moderateur
re : Mesure de la célérité du son dans l'eau 22-10-14 à 07:46

N'importe quoi...

Citation :
j'ai trouvé cette méthode par moi même !


Si elle te conduit à écrire cela, c'est qu'elle est fausse. Tu ferais bien de travailler la correction ci-dessus qui, elle, est juste.

Posté par
Marioon92
re : Mesure de la célérité du son dans l'eau 22-10-14 à 14:14

Je suis désolée mais
tau= tair - teau = 0,25*10^-2 - 3,23*10^-3 = -7.3*10^-4
Ce qui est une valeur négative..

Posté par
Coll Moderateur
re : Mesure de la célérité du son dans l'eau 22-10-14 à 17:39

Ta mauvaise foi est admirable...

Relis le message (20/10 à 17 h 13) dont on parle depuis plusieurs échanges :

Citation :
teau = 3.23x10-3 - 0.25x10-2

Tu n'as pas su voir que cette quantité est positive (relis tous tes messages...)

Ton dernier message :
Citation :
tau= tair - teau = 0,25*10^-2 - 3,23*10^-3 = -7.3*10^-4

C'est négatif... ce qui n'a aucune espèce d'importance puisque c'est complètement faux.

Posté par
Marioon92
re : Mesure de la célérité du son dans l'eau 23-10-14 à 14:22

Pardon, j'ai inversé entre tair et tau
Sorry

Posté par
Marioon92
re : Mesure de la célérité du son dans l'eau 23-10-14 à 14:25

Néanmoins, j'ai une autre question si ça ne vous dérange pas

Voilà la suite de l'énoncé :

La valeur que l'on attend est 1,6x103 m.s-1. Calculer l'écart relatif
--> écart relatif = | 1,5x103 - 1,6x103 | / 1,6x103 = 6,25 %

Néanmoins, le logiciel de pointage présente une erreur de positionnement des pointillés, l'incertitude absolue sur la mesure de  peut être estimée à  = 0,0002 s. Calculer les incertitudes relatives pour les grandeurs L, vair et tau.

Je ne vois pas comment procéder pour faire les incertitudes..

Merci d'avance pour votre aide

Posté par
Marioon92
re : Mesure de la célérité du son dans l'eau 29-10-14 à 10:51

Personne ?
S'il vous plait



Mentions légales - Retrouvez cette page sur l'île de la physique - chimie
© digiSchool 2024

Vous devez être membre accéder à ce service...

Pas encore inscrit ?

1 compte par personne, multi-compte interdit !

Ou identifiez-vous :


Rester sur la page

Inscription gratuite

Fiches en rapport

parmi 237 fiches de physique

Désolé, votre version d'Internet Explorer est plus que périmée ! Merci de le mettre à jour ou de télécharger Firefox ou Google Chrome pour utiliser le site. Votre ordinateur vous remerciera !