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Dm spécialité Physique sur les sons !
Bonjour à tous, j'ai comme vous pouvez le voir, un petit souci.. J'ai un DM en spé et je bloque sur certaines questions. Pourriez vous svp m'aidez?
Voici le sujet:
Au bout du fil!
Un fil métallique en cuivre est tendu entre un point fixe A et une poulie C, mobile sans frottements, par une masse m. Un aimant en U situé au milieu du fil, crée un champ magnétique uniforme perpendiculaire au fil. Les points A et C sont reliés à un GBF débitant un courant alternatif de fréquence f.
On augmente progressivement la masse m et, pour une certaine valeur m0 de m, le fil vibre fortement en un fuseau.
1) Quelle force est à l'origine de la vibration? Donner son expression théorique.
2) Expliquer soigneusement pourquoi la corde vibre.
3) Déterminer la fréquence fondamentale avec les données suivantes: AC=1m ; diamètre du fil, dfil=0.2mm ; masse volumique du cuivre p=8.86g/cm3 ; m0=284g.
4) L'aimant est placé à la distance d=25cm du point A.
a. Quelle valeur faut-il donner à m pour voir deux fuseaux (fréquence f constante)?
b. Montrer que l'expérience est meilleure si on met un deuxième aimant, identique au premier, aux 3/4 du fil.
c. Faire un schéma représentant l'allure de la corde vue à l'oeil nu.
5) Pour observer l'aspect du fil à un instant donné, on produit un éclairage stroboscopique: on diminue progressivement la fréquence fe des éclairs en partant d'une fréquence élevée. La première immobilité apparente du fil est obtenue pour la fréquence fe=f = 50Hz.
a. Interpreter cette démarche .
b. Représenter l'aspect de la corde en supposant que l'éclairage permet d'observer la corde à des dates t ou la déformation du fil est maximale.
c. Représenter l'aspect de la corde aux dates t' = t + T/4 (T désignant la période du courant alternatif) .
d. Qu'observe-t-on pour une fréquence des éclairs fe= 25Hz ? fe= 100Hz?
Pour les questions 1 et 2 j'ai trouvé:
1) La force qui est à l'origine de la vibration est la force Laplace.
2) Parcourue par un courant alternatif, la corde, placée au voisinage d'un aimant est soumise à la force de Laplace, (force electromagnétique). Cette force est aussi alternative et elle a la même fréquence que le courant. Cette force transversale provoque le mouvement de la corde qui subit des oscillations forcées.
Je bloque à partir de la question 3 pour trouver la tension de la corde dans ma formule . Qu'en pensez-vous?
Merci d'avance !
Bonjour,
1) Force de Laplace ==> OK
2) OK
3) Pour déterminer la fréquence, il te faut la vitesse de propagation des ondes sur le fil. Quelle est la formule qui donne cette vitesse ?
Oui, certes, je connais cette formule, soit v=
(F/
) avec F la tension du fil et la masse linéique du fil, mais je ne connait pas v ni F!
Est-ce que v est de 340m/s comme la vitesse du son?
Non...
La force F est m0 g = 0,284 x 9,81 N.
C'est la tension du fil.
µ est la masse linéïque c'est-à-dire la masse par unité de longueur.
La masse linéïque de cuivre est : µ = 
S 1 = 8,86.103.
.(10-4)2.1
Donc on peut calculer la vitesse de propagation des ondes sur le fil :
Après, on sait que, pour la fréquence fondamentale, AC = 2 
1 ==> 1 = AC / 2 = 1/2 m
Et : f1 = v / 1
1) Quelle force est à l'origine de la vibration? Donner son expression théorique.
L'expression théorique de la force de Laplace, quand le courant et l'induction magnétique sont perpendiculaires, est F = I l B.
Dans le cas général, c'est F = I l B sin
, étant l'angle entre I et B.
I : courant dans le fil
l : longueur du fil plongée dans l'induction magnétique
B : induction magnétique
j'ai exactement le meme dm que toi et je bloque au meme endroit.
Malgré les aides je ne comprend pas comment tu trouves que
µ = (masse volumique) S 1 = 8,86.103.pi.(10-4)2.1
et je ne vois pas ce que représente S.
Oui, ce n'était pas forcément très explicite...
S est l'aire de la section du fil. Le diamètre étant égal à 0,2 mm, le rayon est égal à 0,1 mm donc 10-4 m. C'est la masse linéïque donc la masse d'une unité de longueur (1 m) donc on multiplie par 1 (qu'on n'est pas obligé de mettre).
La masse est égale à la masse volumique multipliée par le volume :
µ = 8,86.103..(10-4)2
avec :
= 8,86.103 kg.m-3
S = r2 = .(10-4)2 m2
et la longueur égale à 1 m qui n'a pas été écrite.
Danslamouise-bis tu me dis quelque chose ...
Merci bcp Marc cest super gentil de nous aider comme ça !
b. Montrer que l'expérience est meilleure si on met un deuxième aimant, identique au premier, aux 3/4 du fil.
"Montrer"... La question est posée d'une drôle de façon...
L'aimant qui est à 25 cm, est sur un ventre (maximum du fuseau). Le 2ème ventre est à 75 cm (3/4 du fil). Il y a un noeud à 50 cm.
L'aimant à 75 cm vient renforcer l'action du premier.
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