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graphique en échelle logarithmique

Posté par
kiltane
21-03-20 à 09:15

Bonjour,

Alors  pour préparer un TP de mécanique physique sur la résonance acoustique, on ma demandé de reporter les données d'un tableau sur un graphe en échelle logarithmique.

Voici les données a mettre sur le graphe :

V(L)10.90.80.70.60.50.40.30.20.1
f(Hz)200208228238260282320360448630


Le problème est que je n'arrive pas, car je ne sais pas utiliser cette échelle, donc j'aimerais que l'on me l'explique.

Posté par
gts2
re : graphique en échelle logarithmique 21-03-20 à 09:34

Bonjour,

Question : devez-vous construire ce graphe ou vous fournit-on du papier log ?

Posté par
kiltane
re : graphique en échelle logarithmique 21-03-20 à 09:45

J'ai reçu un pdf avec une schéma en échelle log vide avec des graduation de 1 a 10 en abscisse et en ordonnée  que j'ai imprimée.

Posté par
gts2
re : graphique en échelle logarithmique 21-03-20 à 10:07

Bonjour,

Dans ce cas, le travail est fait en partie par le papier log-log : il y a juste le facteur d'échelle à régler.
Pour V, prendre un facteur 1/10, le plus lisible est de modifier les graduations : remplacer 1 par 0.1 et 10 par 1.
Pour f, prendre un facteur 100, remplacer 1 par 100 et 10 par 1000.



  

Posté par
gts2
re : graphique en échelle logarithmique 21-03-20 à 10:21

Bonjour,

Dit plus explicitement, si vous aviez vous-même tracé le graphe, vous auriez calculé par exemple pour le volume les extrêmes log(1) et log(0.1) ce qui aurait donné une différence de 1 auquel vous auriez attribué la longueur de 10cm. Vous auriez pris pour origine 0.1, ce qui vous aurait donné une distance 10*log(V/0.1) cm entre le point correspondant à V et l'origine, par ex. 10*log(0.6/0.1)=7,8cm.
Le papier logarithmique fait le travail à votre place en indiquant pour une longueur de 7,8cm la valeur de 0.6.

Posté par
kiltane
re : graphique en échelle logarithmique 21-03-20 à 10:22

AH, cela revient a mettre des puissances de 10 différentes.

Mais juste sur mon énoncé il y a écrit :

la borne inférieure de l'axe des abscisses doit être inférieure à la plus petite valeur de V
explorée

• la borne supérieure de l'axe des abscisses doit être supérieure à la plus grande valeur de V explorée

• la borne inférieure de l'axe des ordonnées doit être inférieure à la plus petite valeur de f explorée

• la borne supérieure de l'axe des ordonnées doit être supérieure à la plus grande valeur de f explorée

je suis pas sur de comprendre mais juste le graphe vierge qu'ils m'ont fourni n' a que deux longueur de 10 en abscisse et en ordonnée .

Posté par
gts2
re : graphique en échelle logarithmique 21-03-20 à 10:31

C'est cohérent avec ce que j'ai dit :
Pour les volumes : borne inférieure 0,1 = plus petite valeur ; borne supérieure 1 = plus grande valeur
Pour les fréquences : borne inférieure 100<200 ; borne supérieure 1000 > 360.

Il y a en effet juste une puissance de 10 à faire apparaitre (facteur d'échelle), comme un graphe classique 1cm pour 100m/s par exemple.
Par contre, si pour un graphe classique on peut prendre 1cm pour 2bar, pour les échelles log même si c'est possible, on évite.

Posté par
kiltane
re : graphique en échelle logarithmique 21-03-20 à 10:35

"Il y a en effet juste une puissance de 10 à faire apparaitre (facteur d'échelle), comme un graphe classique 1cm pour 100m/s par exemple."

Je n'ai pas compris cela, mais juste pour les volumes bah donc on a pas respecter la condition si ? car la valeur de la borne inférieur est égale a la plus petite valeur, et il en est de même avec la borne supérieur .

Posté par
gts2
re : graphique en échelle logarithmique 21-03-20 à 10:47

"on n'a pas respecté la condition ?"

En physique, "supérieure à" ou " supérieure ou égal à" c'est la même chose, tout simplement parce qu'une égalité entre deux grandeurs au sens mathématique n'a pas grand sens.

Si je dois respecter la condition V<1L, V1=0,9999999999999 L conviendrait mais pas V2=1L, alors qu'avec des instruments de mesure usuels je suis incapable de faire la différence entre V1 et V2, ou même que, au vu des incertitudes, mon V1 est en fait plus grand qu'un litre ?

Posté par
kiltane
re : graphique en échelle logarithmique 21-03-20 à 10:49

Oui, car même si les incertitudes sont pas grands je suppose qu'avec, V1 est en faite supérieur a 1L .

Posté par
gts2
re : graphique en échelle logarithmique 21-03-20 à 11:01

Donc, on est bien d'accord, ce qu'il faut c'est que le point soit bien sur le graphe et pas à côté de la feuille, ce qui est bien le cas.

Posté par
kiltane
re : graphique en échelle logarithmique 21-03-20 à 11:11

Merci pour votre aide j'ai bien compris l'échelle maintenant.

Pourriez-vous m'aider maintenant pour une question sur ce graphe qui m'a été posé :

La pente de cette droite correspond à l'exposant \alpha V de la loi de puissance f = k'V^{\alpha V} qui approxime de manière satisfaisante les variations de f avec V . Pour déterminer cet exposant, tracez la meilleure approximation affine des variations de f avec V et tracez sa parallèle qui passe
par un point remarquable de coordonnées en puissances de 10 {x1; y1}, par exemple {1; 100}.
Si cette droite passe par un autre point remarquable de coordonnées {x2 = 10^{p} x1; y2 = 10^{n} y1}, p et n entiers relatifs (par exemple {0, 01; 1000}, soit p = -2 et n = 1), l'exposant \alpha V a pour
expression :
\alpha V = \frac{n}{p}

En faite chaque donnée est un point remarquable en faite car elles peuvent tous s'exprimer par une puissance de 10 avec log ?

Posté par
gts2
re : graphique en échelle logarithmique 21-03-20 à 11:34

Je pense qu'il faut comprendre "point remarquable" comme point simple permettant des  calculs de tête (d'où les n et p entiers).
La méthode proposée suppose que vous ayez plusieurs décades sur votre papier log, c'est le cas ?
Sinon si vos axes sont orthonormés, méthode classique avec un double décimètre \Delta y / \Delta x

Posté par
kiltane
re : graphique en échelle logarithmique 21-03-20 à 11:37

on a 2 décades par axes oui , mais par contre je ne sais pas ce qu'est cette méthode avec un double décimètre.

Posté par
gts2
re : graphique en échelle logarithmique 21-03-20 à 11:44

Si vos axes sont orthonormés, il y a la même échelle en x et en y ; si on note xr et yr les valeurs physiques (pour un graphe usuel ou log(valeur) pour une échelle log) et xc et yc les valeurs en cm sur le graphe, la pente est \frac{\Delta yr}{\Delta xr}=\frac{k \Delta yc}{k \Delta xc}=\frac{\Delta yc}{\Delta xc}

Posté par
kiltane
re : graphique en échelle logarithmique 21-03-20 à 12:47

oui pour trouver le coefficient directeur, mais pourquoi demander de tracer la parallèle ?

Posté par
gts2
re : graphique en échelle logarithmique 21-03-20 à 13:05

C'est juste pour tomber sur des chiffres ronds et faciliter le calcul.

Posté par
kiltane
re : graphique en échelle logarithmique 21-03-20 à 13:30

d'accord je vais essayer merci.

Posté par
kiltane
re : graphique en échelle logarithmique 21-03-20 à 13:46

j'ai fait la parallèle et j'ai pris deux points :

A(0.1 , 1000) et B ( 10, 100)

et je trouve comme coefficient directeur  -90,9, est ce normal que ce soit négatif ?

Posté par
gts2
re : graphique en échelle logarithmique 21-03-20 à 15:57

C'est normal que cela soit négatif puisque f diminue quand V augmente.

Par contre, c'est la pente en cordonnée logarithmique, donc celle du graphe que vous avez tracé, pas celle de f(V) :
- soit vous suivez le texte et on passe de (10-1,103) à  (101,102) et donc p=+2, n=-1, soit \alpha V=-1/2.
- soit vous déterminez la pente du graphe logarithmique ici (-1 décade) pour (+2 décade), ce qui donne bien -1/2.

Je suppose que vous avez une idée de la valeur de  \alpha V.

Posté par
kiltane
re : graphique en échelle logarithmique 21-03-20 à 17:03

oui, comme vous l'avez dit, j'ai trouvé \frac{-1}{2} , merci beaucoup de votre aide.

Bonne fin de journée



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