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Fréquence de résonnance d'un tuyau

Posté par
alsyia
21-01-14 à 20:05

Bonsoir bonsoir !

Je suis actuellement en deuxième année de prépa, option PC, et je dois réaliser un TIPE (Travaux d'Initiative Personnelle Encadré) sur le thème Transfert Echange. J'ai choisi d'étudier la réfrigération thermoacoustique. L'idée est d'exploiter la source de chaleur que constitue un haut-parleur (compression dilatation de l'air) pour construire une machine thermique, et donc récupérer du froid à l'autre bout. Seulement j'ai beau essayer différentes choses, d'après des documents (normalement sérieux !) écrits par des gens qui ont mis la chose en oeuvre, mais rien à faire : mes deux thermomètres indiquent toujours les même 5 degrés de différence. (Oui, parce que je n'ai trouvé que des thermomètres mal réglés, mais c'est un autre sujet ! ^^)

Je suis tombé récemment sur ceci :
L'auteur, prof d'acoustique, a réalisé un réfrigérateur thermo-acoustique "de démonstration". Il écrit :

"The resonator for this refrigerator was a 23 cm length of acrylic tubing with an inner diameter of 2.2 cm. The length defines the resonance frequency of the system, which was 385 Hz for our apparatus.".

Je traduis pour les non anglophones : Le résonateur, pour ce réfrigérateur, est un tube de plastique de 23 cm, d'un diamètre intérieur de 2.2 cm. La longueur définit la fréquence de résonance, qui vaut ici 385 Hz.

Et c'est là que les ennuis commencent ! (enfin, continuent, mais bon). J'ai essayé la formule que j'ai vu en Term, f = nv/2L, sans retrouver les même résultats. Toutefois, il me semble qu'elle n'est valable que pour un tube ouvert. J'ai donc cherché sur internet : je n'ai trouvé qu'une page wikipédia avec la formule f = (1+2n)v/(4L) qui ne correspond pas plus... Mais je n'ai pas vraiment confiance en wikipédia.

Je viens donc vous demander si vous connaissez la formule donnant les fréquences de résonance d'un tuyau fermé à une extrémité. Et si certains d'entre vous connaissent le sujet, je suis preneur de tous les conseils possibles... (et j'aimerai bien savoir pourquoi dans l'article, ils estiment qu'une différence de 15°C, c'est peu ! ^^)

Merci d'avance !

Edit Coll : balises et modification du forum

Posté par
Aragorn
re : Fréquence de résonnance d'un tuyau 21-01-14 à 22:34

Bonsoir,
Pour un tuyau fermé à une extrémité, il y a un noeud sur l'extrémité fermée et l'autre est un ventre.
La longueur du tuyau est un mutiple de  \frac{\lambda}{4} .
Pour une fréquence de 385 Hz avec une vitesse du son de l'ordre de 340 m/s, on obtient une longueur d'onde de 88,3 cm. Le quart est donc égal à 22 cm environ.
Un tuyau de 22 cm (ou 23 cm, cela dépend de la vitesse du son) résonne donc en fondamental sur 385 Hz.

Sauf erreur de ma part...

Posté par
alsyia
re : Fréquence de résonnance d'un tuyau 21-01-14 à 22:47

Bonsoir,

Woh, tu m'offres même le raisonnement en prime ! Maintenant que tu le dis, je me souviens qu'on avait fait pareil en Term pour le tuyau ouvert... Je comprends le résultat, maintenant !


Merci beaucoup !



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