Formule de la vitesse de l’écho
Mais alors qu’un faisceau lumineux se “répand” très peu, le son se “répand” beaucoup – et nous ne pensons donc pas qu’il est “dirigé” sur une trajectoire à partir d’un haut-parleur, nous considérons qu’il se répand partout !
On utilise deux réflecteurs courbes. Une personne se place au foyer de l’un des réflecteurs et parle dans celui-ci. Les ondes sonores qui se propagent sont réfléchies par la parabole. Un faisceau parallèle d’ondes sonores est projeté vers la parabole opposée. Cette deuxième antenne réfléchit les ondes sonores et les concentre au point focal du deuxième réflecteur, et le son peut alors être entendu clairement.
Le système de navigation par satellite (dont le nom vient de “sound navigation ranging”) est une technique permettant de détecter et de déterminer la distance et la direction d’objets sous-marins par des moyens acoustiques. Les ondes sonores émises par l’objet, ou réfléchies par celui-ci (sous forme d’écho), sont détectées par un appareil sonar et des calculs permettent de déterminer la position de l’objet.
Comment calculer le temps d’écho
Lorsqu’un son aigu est émis dans une salle, l’auditeur ne l’entend pas comme tel. On constate qu’il se prolonge. L’intensité du son atteint d’abord un maximum, puis diminue jusqu’à devenir inaudible. Il est intéressant de noter qu’une onde sonore subit 300 réflexions dans une pièce de taille ordinaire avant de devenir inaudible.
Ainsi, le phénomène de persistance ou de prolongation du son audible après que la source a cessé d’émettre du son est appelé réverbération. Le temps pendant lequel la réverbération persiste jusqu’à ce qu’elle devienne inaudible est appelé temps de réverbération.
Comme la réverbération est due aux réflexions répétées des ondes sonores sur le plafond, le sol, les murs, etc. d’une salle ou d’un auditorium, nous pouvons la réduire en augmentant l’absorption de l’énergie sonore. Pour y parvenir :
Une certaine quantité de réverbération est toujours souhaitable. Cela enrichit la musique jouée ou le discours prononcé et le rend plus agréable. Le véritable travail consiste donc à réduire la réverbération à la bonne quantité et non à l’éliminer complètement.
Exemples d’écho en physique
Commencez par la règle sonique et demandez si quelqu’un sait comment elle fonctionne. Faites remarquer qu’elle semble être capable de mesurer la distance d’un objet, simplement en faisant rebondir un son sur lui. Demandez comment cela est possible. La règle mesure en fait le temps que met une impulsion sonore pour aller et revenir de l’objet, puis trouve la distance en multipliant la moitié du temps aller-retour (aller et retour) par la vitesse qu’elle a enregistrée dans sa mémoire.
L’activité suivante emmène la classe à l’extérieur. Le défi consiste pour les élèves à trouver leur distance par rapport au mur en utilisant la vitesse connue du son (340 mètres/seconde) et la moitié du temps d’aller-retour qu’ils ont mesuré. Les différents groupes d’élèves auront besoin d’une aide plus ou moins importante pour réaliser cette activité :
Il est amusant d’organiser cette activité sous forme de concours. C’est également une bonne occasion de réfléchir aux incertitudes possibles de cette expérience – méfiez-vous de ceux qui s’approchent étrangement du bon résultat. Dans quelle mesure sont-ils fiables en tant que témoins ? Cela peut donner lieu à une discussion animée !
Formule d’écho classe 9
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Les élèves découvrent les ondes sonores et les utilisent pour mesurer les distances entre les objets. Ils explorent comment les ingénieurs intègrent les ondes ultrasonores dans les appareils de sonographie médicale et les équipements de sonar océanique. Les élèves découvrent les propriétés, les sources et les applications de trois types d’ondes sonores, à savoir les gammes de fréquences infrarouge, audible et ultra-sonore. Ils utilisent les ondes ultrasonores pour mesurer des distances et comprennent comment les capteurs à ultrasons sont conçus.
Les sons sont omniprésents dans notre vie quotidienne. Si nous contrôlons facilement et fréquemment le volume sonore des téléviseurs et des lecteurs de musique, nous pouvons également utiliser les autres propriétés du son pour déterminer la santé et le sexe des fœtus en croissance ou pour localiser des navires coulés au fond de l’océan. En fait, les sonogrammes et les appareils sonar tirent parti d’une relation physique et mathématique très simple qui permet d’utiliser les ondes sonores comme outil de calcul des distances (distance = temps x vitesse).