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Quelques grandeurs caractéristiques des ultrasons

Posté par
Physical111
20-10-20 à 21:44

Bonjour à tous
J'ai un exercice merci beaucoup d'avance
Partie 1 : Quelques grandeurs caractéristiques des ultrasons
Au cours d'une séance de travaux pratiques, un élève réalise le montage de la figure 1. Il dispose du matériel suivant:
- un émetteur d'ultrasons E et son alimentation électrique.
Sa plage d'émission en fréquence est [20 kHz ; 60 kHz].
-deux récepteurs d'ultrasons R1 et R2;
- un système d'acquisition relié a un ordinateur muni d'un logiciel de traitement de données;
- une règle graduée.
L'objectif de ce TP est de déterminer quelques grandeurs caractéristiques des ultrasons
Expérience
L'émetteur E génère une onde ultrasonore  progressive sinusoïdale qui se propage dans l'air jusqu'aux récepteurs R1 et
R2. L'émetteur et les deux récepteurs sont alignés. Le récepteur R1 est placé au zéro de la règle graduée.
Les signaux captés par les récepteurs R1 et R2 sont visualisés en même temps grâce à un logiciel de traitement de données .
Lorsque le récepteur  R2 est situé à d=2,8cm du récepteur R2
Les signaux reçus par les deux récepteurs sont en phase (Figure 2)

1-1) Indiquer quelle courbe représente le signal reçu par R2. ( à justifier)
1-2) Déterminer grâce à l'enregistrement la période T des ultrasons émis.
1-3) Quelle est la grandeur portée en ordonnée? Indiquer son unité.
1-4) Exprimer la fréquence des ultrasons et la calculer. La valeur obtenue est-elle cohérente ?
•On éloigne lentement R2 le long de la règle (Fig. 3) : on constate que le signal reçu par R2 se décale vers la droite.
On continue à éloigner R2 jusqu'à ce que les signaux reçus par R1 et R2 soient a nouveau en phase. Soit R'2 la nouvelle position occupée par R2. La distance d' séparant désormais R1 de R'2 est
d' = 4,2 cm.
1-5) Définir en une phrase la longueur d'onde λ.
1-6) Donner la valeur de la longueur d'onde de l'onde ultrasonore. (à justifier)
1-7) Exprimer le retard τ du signal reçu par R'2 par rapport à celui reçu par R2.
1-8) Exprimer puis calculer la célérité des ultrasons dans l'air.
i/1-9) sans faire de calculs, indiquer quel est le retard de R2 par rapport à R1(à justifier).
1-10) Cette expérience aurait-elle été facile a mettre en œuvre avec un haut parleur émettant un signal de 80 Hz et deux micros ? (réponse à justifier par un calcul)
Réponse
1-1 je ne comprends pas bien cette question , je suppose que la courbe toute en haut est représente le signal reçu par R2(une petite indication s'il vous plaît merci beaucoup d'avance)
figures
Quelques grandeurs caractéristiques des ultrasons
Quelques grandeurs caractéristiques des ultrasons
Merci beaucoup

Posté par
odbugt1
re : Quelques grandeurs caractéristiques des ultrasons 21-10-20 à 17:32

Bonjour,

Question1 :
Au fur et à mesure qu'une onde sonore progresse dans l'air elle s'amortit et finit par disparaître.

Posté par
Physical111
re : Quelques grandeurs caractéristiques des ultrasons 22-10-20 à 10:06

Bonjour
Merci beaucoup de m'avoir répondu !
1-1) la courbe de plus faible amplitude représente le signal reçu par R2 car il est plus éloigné de l'émetteur que R1
1-2) T=5×8=40 s
Merci beaucoup

Posté par
odbugt1
re : Quelques grandeurs caractéristiques des ultrasons 22-10-20 à 11:18

Question 1.1 :
C'est bon !


Question 1.2
:
Le résultat est bon, mais faute d'explications il n'a aucune valeur.

Posté par
Physical111
re : Quelques grandeurs caractéristiques des ultrasons 22-10-20 à 21:11

Bonjour,
Merci beaucoup de m'avoir répondu !
1-2) T=K.SH
Avec K nombre de division
Et SH sensibilité horizontale
K=8 div et
SH =5 s/div
1-3) la grandeur en ordonnée est une tension et s'exprime en volts(V)
1-4) N=1/T=\dfrac{1}{40×10^{-6}}=25×103 Hz
1-5 ) La longueur d'onde est la plus petite distance qui sépare deux points en Phase.
1-6 En reculant le récepteur 2 de la position R1 a la position R2 , on a de nouveau des signaux en phase
La distance qui sépare ces deux positions
Correspond donc à la longueur d'onde c.à.d
= 4,2-2,8=1,4 cm =1,4×10-2 m
1-7 les deux positions étant séparées d'une longueur d'onde , le retard entre elle est d'une période.
Merci beaucoup

Posté par
odbugt1
re : Quelques grandeurs caractéristiques des ultrasons 22-10-20 à 23:58

1-2) T=K.SH
Avec K nombre de division
Et SH sensibilité horizontale
K=8 div et
SH =5 s/div
T = 8 * 5 = 40µs

1-3) la grandeur en ordonnée est une tension et s'exprime en volts(V)
Oui

1-4) N=1/T=\dfrac{1}{40×10^{-6}}=25×103 Hz
N = 1/T = 1 / (40.10-6) = 25.103  Hz

1-5 ) La longueur d'onde est la plus petite distance qui sépare deux points en Phase.
Oui.
C'est aussi la distance parcourue par le son pendant une durée égale à la période d'oscillation.


1-6 En reculant le récepteur 2 de la position R1 a la position R2 , on a de nouveau des signaux en phase
La distance qui sépare ces deux positions
Correspond donc à la longueur d'onde c.à.d
= 4,2-2,8=1,4 cm =1,4×10-2 m (1,4 . 10-2 m)
Très bien.

1-7 les deux positions étant séparées d'une longueur d'onde , le retard entre elle est d'une période. Donc de 40µs

Posté par
Physical111
re : Quelques grandeurs caractéristiques des ultrasons 23-10-20 à 20:01

Bonjour,
Merci beaucoup de m'avoir répondu !
1-8) =Vair×T<=> Vair=\dfrac{ \lambda }{T}=\dfrac{1,4×10^{-2}}{40×10^{-6}}=350 m/s
1-9) 4,2/1,4=3 donc R1 et R2   sont séparés de 3 longueur d'ondes . Le retard de R'2 par rapport à R1 est donc de 3T
1-10) =V×T=\dfrac{V}{N}=\dfrac{3,5×10^{2} }{80}=4,37 m =4,4 m
Difficile de réaliser cette expérience avec la longueur de la règle fournie
Merci beaucoup à vous !

Posté par
odbugt1
re : Quelques grandeurs caractéristiques des ultrasons 23-10-20 à 20:16

C'est bon !

Posté par
Physical111
re : Quelques grandeurs caractéristiques des ultrasons 25-10-20 à 18:28

Bonjour,
Merci beaucoup à vous
Pouvez vous intervenir ici Diffraction de la lumière en absence de Monsieur gbm estimé
Merci beaucoup

Posté par
odbugt1
re : Quelques grandeurs caractéristiques des ultrasons 25-10-20 à 19:29

Patience ....
gbm va revenir.

Posté par
Physical111
re : Quelques grandeurs caractéristiques des ultrasons 25-10-20 à 19:47

D'accord merci beaucoup



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