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Niveau terminale
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DM de spé physique

Posté par
83Steph
25-01-08 à 09:16

Bonjour !!
Alors voilà mon prof nous a donné une leçon sur les sons et nous a donné un DM derrière sauf que problème je ne sais pas comment raisonner sur ce genre d'exercice et je n'ai pas trouver grand chose pour m'aider dans sa leçon.... voici l'énoncé :
Relation entre la célérité v d'une onde sur une corde tendue, la tension F de la corde et sa masse par unité de longueur ( ou masse linéique): v= F/
On dispose d'une corde en acier. Cette corde est tendue entre deux points A et B et s'appuie en C sur un chevalet mobile premiere photo)
On frotte avec un archet la partie AC de la corde. Un microphone, disposé à proximité, ets relié à un systéme d'acquisition. La courbe obtenue est représentée ci dessous. ( image 2)
a) Quelle est la fréquence du mode fondamental de la corde ?
b) Pourquoi la vibration sonore émise n'est elle pas sinusoïdale ?
c) Quelle serait l'évolution probable de la courbe au cours du temps ?
d) La masse m vaut 5kg; 1 m de cette corde a une masse de 3.92 g. A quel endroit a t-on placé le chevalet pour obtenir le son anlysé ci dessus?
DONNEES: valeur du champ de pesanteur: g = 9.8 m.s-2.

Mes questions...:
a) comment je peux calculer la fréquence du mode fondamental d'une corde ??
b) Je pense qu'elle n'est pas sinusoidale car le chevalet fait obstruction...
et aprés je ne sais pas...
Quelqu'un pourrait il méclairer ???

DM de spé physique

DM de spé physique

Posté par
Coll Moderateur
re : DM de spé physique 25-01-08 à 09:26

Bonjour,

Tu as sur l'écran du dispositif d'acquisition une visualisation de l'amplitude des vibrations en fonction du temps. Quelle est la période de ce signal et donc quelle est sa fréquence ?

Posté par
83Steph
re : DM de spé physique 25-01-08 à 10:22

En effet ! Je n'y avais pas pensé alors qu'en fait c'est tout simple comme formule... J'ai trouvé une période T=4.2 ms ce qui me donne une frequence f =238 Hz.
POur la question b) la vibration sonnore n'est pas sinus^¨idale à cause du chevalet qui se trouve sur la trajectoire du son  non ?

Posté par
Coll Moderateur
re : DM de spé physique 25-01-08 à 11:53

Oui, en mesurant sur mon écran je trouve plutôt 3,88 ms soit une fréquence de 258 HZ environ

Donc tu trouves le si bémol (à peu près) qui est environ une octave sous le la du diapason (440 Hz) et je trouverais plutôt le do, environ un ton au-dessus de ta note.

Très peu d'instruments donnent un son dont le signal est une belle sinusoïde : le diapason (et donc un instrument assez rare, le célesta qui est fait de diapasons frappés), certains instruments à vent : la flûte si le souffle est à basse pression, certains jeux de l'orgue (qui s'appellent justement des flûtes).
Les instruments à cordes frottées, les instruments à archet (violon, alto, violoncelle...) ne donnent pas du tout un son "sinusoïdal".

Allez, on continue avec la physique après cette incursion dans le monde la musique...

Posté par
83Steph
re : DM de spé physique 25-01-08 à 12:05

ah d'accord ! merci pour les explications musicales! Pur la question c c'est à dire l'évolution de la courbe je repondrai qu'elle sera toujours de la même forme au cours tu temps. mais parcontre j'ai un problème avec la question d) je pense que pour l'attaquer il faut utiliser la formule qui nous est donnée mais je n'en suis pas convaincue! Pourrais tu me dire si je ss bien partie ?? Merci !

Posté par
Coll Moderateur
re : DM de spé physique 25-01-08 à 12:10

c) si on cesse de faire agir l'archet sur la corde, la forme et surtout l'amplitude du signal va évoluer au cours du temps : je suppose que c'est ce cas que l'on te demande de préciser. Qu'en penses-tu ? Tu joues une note sur ton violon puis retires l'archet et écoute ; que se passe-t-il ?

Question d : oui, il faut utiliser la formule donnée.

Posté par
83Steph
re : DM de spé physique 25-01-08 à 16:01

Oui ! biensur ! mais dans le cas ou je continue à jouer ici, la forme et l'amplitude resteront les mêmes non ?
Pour la question d) je calcule la vitesse ok mais bon je  vois pas trop où ça peut me mener... J'ai du mal à faire le lien avec la donnée : valeur du champs de pesanteur...

Posté par
Coll Moderateur
re : DM de spé physique 25-01-08 à 17:27

Si tu as calculé la vitesse alors tu as dû te servir de la valeur de g...

Comment as-tu calculé la vitesse ?

Connaissant la vitesse, tu dois pouvoir répondre à la question : "A quel endroit a t-on placé le chevalet pour obtenir le son analysé ci-dessus ?"

Tu as fréquence et célérité... on supposera que la corde vibre selon son mode fondamental.

Posté par
83Steph
re : DM de spé physique 26-01-08 à 09:58

Ah... ben je crois que j'ai fait une erreur alors... qu'est ce que la masse linéique ??? Je pense que c'est sur ça que je me suis trompée.....

Posté par
83Steph
re : DM de spé physique 26-01-08 à 10:27

je pense avoir compris... J'ai confondu le F de la tension de la corde avec le f de la fréquence ! En fait il faut que je calcule la tension en utilisant F=m*g puis aprés j'ai déja ma masse linéique de fourni c'est 3.92*10-3kg.m-1. J'apllique le calcul ensuite et c'est bon non ??? Merci !

Posté par
Coll Moderateur
re : DM de spé physique 26-01-08 à 10:30

La masse linéique est la masse par unité de longueur. Son unité est, par exemple, le kg.m-1

Trois ajectifs que tu dois connaître pour la physique :
. linéique : par unité de longueur, exemple ici, la masse linéique (kg.m-1)
. surfacique : par unité de surface, exemple une charge surfacique (C.m-2)
. volumique : par unité de volume, exemple une masse volumique (kg.m-3)

Posté par
Coll Moderateur
re : DM de spé physique 26-01-08 à 10:33

Nos messages se sont croisés.
Ton message de 10 h 27 : oui c'est cela, et ensuite... tu as la vitesse de propagation d'une perturbation sur la corde.
Mais la question ne sera pas finie : on te demande : est placé le chevalet : en clair, quelle est la distance AC ?

Posté par
83Steph
re : DM de spé physique 26-01-08 à 10:44

Et bien uen fois que j'ai calculé la vitesse, je considère le mode fondamental donc un seul ventre et j'applique la formule L=/2 je remplace le par v/f et je fais mon calcul non ?

Posté par
Coll Moderateur
re : DM de spé physique 26-01-08 à 10:48

En effet... cela semble aller sans dire... mais cela va encore mieux en le disant !

Posté par
83Steph
re : DM de spé physique 26-01-08 à 10:50

Merci beaucoup ! je comprends enfin un peu quelque chose à cette leçon ! mais bon mon dm n'est pas fini....

Posté par
Coll Moderateur
re : DM de spé physique 26-01-08 à 10:54

Je t'en prie.
A tout de suite, je suppose, pour le stroboscope



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