Bonjour j'ai besoin d'aide pour un dm,
Les chauves-souris se déplacent dans l'obscurité grâce à un système très perfectionné d'écholocation: elles émettent de signaux ultrasonores et en exploitent les échos. On se propose d'étudier quelques aspects de cette technique.
Donnée: célérité des ultrasons dans l'air, v_son= 340m.s^-1
Document 1 : L'écholocation des chauves-souris
Les cris
On classe les cris des chauves-souris en trois groupes : les émissions de fréquence constante (FC), les
émissions de fréquence modulée décroissante (FM) et les émissions mixtes (FC-FM). Ces dernières
commencent par une émission assez longue de fréquence constante et s'achèvent par une émission
décroissante. En général, ces ultrasons ne sont par purs mais composés d'une fréquence fondamentale
et de plusieurs harmoniques. Pour qu'une proie soit détectable, elle doit avoir une dimension supérieure
à la longueur d'onde du signal ultrasonore.
Détection des distances
Pour estimer la distance à un objet, les organes sensoriels de la chauve-souris enregistrent le retard de
l'écho par rapport à l'émission du signal.
Détection de la vitesse
La chauve-souris perçoit sa vitesse relative par rapport à un obstacle ou à une proie grâce au décalage
de fréquence du signal réfléchi dû à l'effet Doppler. Les battements d'aile d'un insecte produisent un
décalage des fréquences par effet Doppler oscillant, qui se superpose au décalage général engendré par
les obstacles fixes environnants. Chez certaines espèces, pour faciliter la détection de ces oscillations, il
existe un système de compensation : ces espèces modifient la fréquence d'émission pour que la
fréquence du signal réfléchi par les obstacles fixes soit ramenée à une fréquence de référence, celle qui
est émise lorsque l'animal est immobile, et pour laquelle leur sensibilité est maximale.
2. Détection des distances
Une chauve-souris se dirige vers un mur perpendiculairement à celui-ci avec la vitesse v =6,0 m.s-1. Un
signal émis lorsqu'elle se trouve à la distance D = 3,0 m du mur produit un écho qu'elle perçoit après
une durée Δt.
a. Donner l'expression littérale de la distance d parcourue par la chauve-souris pendant la durée de
l'écho Δt, en fonction de v, vson et Δt.
b. Donner l'expression littérale de la distance de propagation du signal pendant son aller-retour
en fonction de D, v et Δt.
c. Déduire des questions précédentes une équation liant D,v,vson, t
puis calculer Δt.
d. Donner une expression littérale de l'erreur relative que l'on commetrait sur la valeur de t en négligeant le déplacement de la chauve-souris pendant l'aller-retour du signal.
Faire le calcul numérique et commenter le résultat
J'ai essayé de réaliser ce dm mais peine perdu je n'arrive pas à faire la deuxième partie.
En effet, j'ai essayer quelque chose qui est surêment faux :
1. t=t1-t2 (deux points qui correspondent aux extrémités de d).
donc = (d1/v) - (d2/v)= d/v-vson. d=(v-vson)t.
plus simplement j'aurais fait d=vt mais la consigne demande d'inclure vson.
2) D=d+d' donc on cherche la distance D+d' (avec un schéma c'est plus clair) et d'=D-d donc D+D-d=2D-d = 2D-(v-vson)t. Le problème c'est qu'ici on ne demande pas d'avoir le vson donc je suis bloquer pour la suite !
Merci d'avance pour vos réponses
a)
d = v.delta t (évidemment indépendant de vson).
---
b)
distance de propagation du signal pendant son aller-retour = 2D - d
distance de propagation du signal pendant son aller-retour = 2D - v.delta t
---
c)
distance de propagation du signal pendant son aller-retour = vson * delta t
--> vson * delta t = 2D - v.delta t
(Vson + v) Delta t = 2D
Delta t = 2D/(Vson + v)
---
d)
Si on négligeait la vitesse de la chaudde sourisn on aurait : Delta t = 2D/Vson
Soit donc une erreur absolue sur le temps de : 2D/Vson - 2D/(Vson + v) = 2D(Vson + v - vson)/(vson.(Vson + v)) = 2D.v/(vson.(Vson + v))
Erreur relative : 100*|Erreur absolue/valeur exacte| = 100 * (2D.v/(vson.(Vson + v)))/(2D/(Vson + v)) = 100 * v/vson %
Numériquement : Erreur relative sur t : 100 * 6/340 = 1,8 %
-----
Sauf distraction (pas vérifié).
Merci d'avoir pris le temps de répondre !
Mais il y a un problème au a) car on me demande de donner l'expression par rapport a delta t, v ET v son ! Or, comme vous l'avez noté il n'y a pas de v son dans votre expression !
Cela me paraît difficile de l'intégrer, et c'est pour cela essentiellement que je "beug" à cet endroit !
Merci encore pour votre réponse.
J'ai aussi une dernière question (pendant que j'y suis !)
d)On propose deux expressions pour la relation entre la fréquence perçue fa et la fréquence d'émission f
pour une chauve-souris se dirigeant vers un mur perpendiculairement à celui-ci avec la vitesse v = 6,0 m.s-1
f_a=\frac{v_son-v}{v_son+v}f
f_a=\frac{v_son+v}{v_son-v}f
Laquelle de ces deux expressions est correcte ? Justifier la réponse.
Je ne sais pas comment choisir une de ses expressions ! Cela à surement un rapport entre la fréquence perçue et la fréquence d'émission qui se rapproche ou s'éloigne mais je ne vois pas comment on peut choisir !
En espérant avoir limité les fautes d'orthographes !
Excusez moi pour l'écriture de l'énoncé j'ai fait un copier coller et cela n'a pas bien marcher !
c'est fa=[(v son - v)/(v son + v)]*f
et fa=[(v son + v)/(v son - v)]*f (il n'y a que les signes qui changent)
Voila !
Pas de problème en a, il s'agit bien de : d = v.delta t ...
Peu importe su Vson est mentionné dans la question, il faut pouvoir s'apercevoir que cette vitesse est superflue pour répondre à la question.
d)
La bonne formule à utiliser est , qui donne f_a > f ... ce qui est normal puisque le récepteur se déplace vers l'émetteur qui, pour le son en écho est fixe, (c'est le mur).
Sauf distraction.
Vous devez être membre accéder à ce service...
Pas encore inscrit ?
1 compte par personne, multi-compte interdit !
Ou identifiez-vous :