dm onde sonore
Posté : mer. 27 oct. 2010 13:21
bonjour j'ai un dm a faire et je voudrai de l'aide merci d'avance
Exercice 1
Le theatre antique d'aspendos (50 km) d'antalya en turquie est le mieux conservé de toute l'asie mineure . Construit au 2 siecle apres J.C , sa célrité est due a son excellent etat de conservation , mais aussi a son acoustique remarqueable qui comme l'ensemble des théatre antiques , revele la reussite de son architecte. Les spectateurs assis au dernier rang de ce theatre , doté d'une capacité d'acceil de 15OOO personnes , peuvent en effet entendre tres distinctement les paroles d'un acteur situé sur la scene a une distance de plusieurs dizaines de metres!
Cet exercice a pour objectif de comprendre comment les architectes ont reussi , par ce type de construction , a obtenir de tels resultats acoustiques.
Partie A : Generalités
1.Le sont est une onde mécanique progressive .Définir le terme souligné .
2.Dans un espace a combien de dimensions se propage une onde sonore ?
Partie B SImulation d'un theatre a l'aide d'une marquette
1. Utilisation d'un émeteteur ultrasonore
Un emetteur ultrasonore est utilisé pour realiser cette simulation.
On rappelle les informations suivantes :
-les sons audibles par l'oreille ont une frequence f comprise entre 20 hz et 20 khz .
-lorsque la frequence f est supérieure a 20 khz , on parle d'ultrasons
-ordre de grandeur de la célérité des sons émis par la voix et des ultrasons dans l'air dans les conditions habituelles :v=340 m/s
1;1 Defenir en une phrase ce qu'est la longueur d'onde lambda
1;2 Donner la relation existant entre la longueur d'onde lambda la célerité v et la frequence f d'une onde .
1;3 deduire de ce qui precede que la longueur d'onde des ultrasons est inférieure a celle des sons moyens de la voix . Justifier precisément la reponse.
1.4 Justifier alors l'intéret d'utiliser ce type d'ondes dans le cadre d'une simulation avec une maquette.
1;5 Definir ce qu'on appelle un milieu dispersif
1;6 L'air est il un milieu dispersif pour les ondes sonores et ultrasonores ? Justifier
2.Influence d'un plafond
Les salles de concert couvertes n'ont pas la meme acoustique que les theatres en plein air . On se propose dans cette partie d'etudier l'impact d'un plafond recouvrant totalement la salle d'un concert sur l'acoustique de cette salle . Pour cela on utilise une maquette rectangulaire dont le couvercle est amovible .
Une des parois latérales est traversée par un tube , relié comme precedement a un émetteur ultrasonore .La longueur d'onde du son émis est la encore reduite dans le rapport indiqué par l'echelle de la maquette . Sur la paroi opposée est disposé un microphone (voir schéma ci dessous )
L'expérience consiste a envoyer pendant un temps tres court ( 1 ms) un top d'émission ( au niveau de l'extremité du tube ). Un microphone est situé a une distance D du tube. Un oscilloscope permet de recevoir d'abord l'émission arrivant directement puis tous les échos successifs . Le Top est recu avec un retard r par rapport au top emis.
On realise 3 expériences
Expérience 1 avec le couvercle ; Expérience 2 avec un couvercle recouvert de moquette ; Expérience 3 sans couvercle
Les resultats obtenus sont presenté en annexe ( derniere page)
2,1 A l'aide des données de l'enoncé ( la celerité v des ultrasons dans l'air n'ayant pas changé voir partie B-1)évaluer le retard r entre l'émission et la reception du top par le microphone.
2.2 Comparer les resultats des trois Expériences en termes d'amortissement de l'echo.
2.3 parmi les 3 expériences , quelle est la situation la plus intéressante d'un point de vue accoustique ? Justifier la reponse
2;4 Justifier alors que le plafond des salles de concert est toujours recouvert de dalles alvéolées constitues d'un matériau tres absorbant.
3; ROle du mur ; Simulation da l'aide d'une cuve a ondes
La propagation des ondes et leur comportement quand elles rencontrent une surface reflechissante peuvent etre assez bien matérialisés auy moyen d'une cuve a ondes.
Un vibreur muni d'une pointe , frappe verticalement avec une frequence connue , la surface de l'eau contenue dans une cuve a ondes .
Expérience 1 ; On realise l'expérience en placant un mur plan. On constate la presence d'echo . tout se passe comme s'il y avait une deuxieme source .
Experience 2 ; On utilise cette fois ci un mur alvéolé
On obtient les images ci apres ( vues de dessus)
Une image agrandie de l'expérience 2 (cliché ) est representée en annexe .
3.1 les ondes créees par le vibreur a la surface de l'eau sont t'elle longitudinales ou bien transversale? Justifier .
3;2 Dans le cas de l'expérience 1 , l'onde émise au point A rencontre le mur plan ce qui genere une onde reflechie qui semble provenir de B symétrique de A par rapport au plan formé par le mur. CElle ce se superpose alors a l'onde incidente issue de A .
Celle Ci se superpose alors a l'onde incidente issue de A .
En comparant les images de deux expériences , expliquez en quoi un mur plan est genant pour la reception sonore dans les gradins .
3;3 A l'aide du cliché reproduit en annexe et en tenant compte de l'echelle du document, determiner le plus precisément possible , la valeur de la longueur d'onde lambda en expliquant brievement la méthode employée .
3;4 En analysant les expériences 1 et 2 justifier la forme du pulpitum (voir schéma 1 de l'enoncé ) ainsi que la presence de niches et de colonnes dans le mur des théatres antiques.
3:5Les ondes reflechies par le mur ne pouvant etre totalement evitées, l'essentiel est que tous ces échos n'arrivent pas avec un trop grand retard.En effet, Ce sont les consonnes qui forment l'armature de la parole . Leur durée d'émission est tres courte ce l'ordre de 1/25 seconde . Pour qu'elles ne se juxtaposent pas , il faut que leur écho arrive avant la fin de leur émission.
3.5.1 Si l'orateur est placé en A, a une distance de d du mur formant le fond de la scene , exprimer la distance AB en fonction de d
3:5;2 En deduire l'expression en fontion de d et de v du retard delta t entre l'onde sonore émise par l'orateur au point A et l'onde reflechie par le mur qui semble issue du point B.
3;5;3 En utilisant les informations du texte d'introduction de la question 3;5, determiner la profondeur maximale dmax, de la scene qui permet a la parole de rester nettement comprehensible .Pour faciliter le calcul numérique , on considerera une celerité des ondes sonores egales a 350 m./s
Conclusion une autre condition importante est aussi que les rayons n'arrivent pas affaiblis. Si les spectateurs etaient disposés dans un plan horizontal, leurs rangées successives absorberaient les ondes sonores et une faible énergie arriverait au dernier rang. une inclinaison des gradins de 30° et croissante vers le haut empeche cette absorption.
Toutes ces remarques imposent les conditions suivantes;
-Orchestre reflechissant et bien dégagé
-Hauteur faible de la scene et profondeur généralement inférieur a 6;50 m
-Inclinaison moyenne des gradins de 30 ° environ.
Ainsi , la bonne audition en ces points n'avait pas échappé aux architectes de l'époque et il est remarquable que tout cela a été fait sans l'emploi des moyens modernes d'investigations ,(microphone, haut parleurs , oscilloscope...) mais uniquement en utilisant l'oreille et la géométrie .
-------------
1. Une onde mécanique est le phénomene de perturbation dans un milieu matériel sans transport de matiere mais avec apport d'énergie.
2.Une onde sonore se propage dans un espace a 3 dimension
B
a.Une période spatiale ou longueur d'onde lambda est la distance entre deux points successives de l'onde qui garde en permanence le meme mouvement au cours du temps.
2.la relation existant entre la longueur d'onde lambda la célérité v et la frequence f d'une onde est : lambda=vxT
or T=1/f
donc Lambda=v/f
3.on a d'apres B1
Lambda voix=v/F=340/20=17
Lambda ultrasons =v/f=340/20.10^3=0,017
La longueur d'onde des ultrasons est inférieure a celle des sons moyens de la voix car
lambdavoix>lambda ultrasons
4.?????
5.On appelle milieu dispersif si la célérité d'une onde périodique qui s'y propage depend de la frequence
6.L'air est un milieu dispersif pour les ondes sonores
2.1
Retard r=t'-t=D/V
r=D/V=68,10-²/340=2.10^-4s
2.2
dans l'expérience on voit que l'echo est moins bien amortit que celle que l'on voit dans l'exp 2 et 3 de plus on voit que l'echo a une plus grande hauteur amplitude que les 2 autres .
2.3 La situation la plus intéressante d'un point de vue acousitique est la premiere.
2.4.
3.1Elle sont transversalle perpendiculaires a la direction de propagation
2.LEs murs est genant pour la reception sonore dans les gradins puisque les ondes ne sont pas refelchis tout le long de la piece
3.3
Calcul
6lamda=2.5
donc lambda =2.5/6=0.41 cm
Or d'apres l'echelle 2.5=10 cm
par produit en croix on a Lamda=0.41x10/2.5=1.64
Je voudrais qu'on me corrige et qu'on m'aide a faire la suite
Exercice 1
Le theatre antique d'aspendos (50 km) d'antalya en turquie est le mieux conservé de toute l'asie mineure . Construit au 2 siecle apres J.C , sa célrité est due a son excellent etat de conservation , mais aussi a son acoustique remarqueable qui comme l'ensemble des théatre antiques , revele la reussite de son architecte. Les spectateurs assis au dernier rang de ce theatre , doté d'une capacité d'acceil de 15OOO personnes , peuvent en effet entendre tres distinctement les paroles d'un acteur situé sur la scene a une distance de plusieurs dizaines de metres!
Cet exercice a pour objectif de comprendre comment les architectes ont reussi , par ce type de construction , a obtenir de tels resultats acoustiques.
Partie A : Generalités
1.Le sont est une onde mécanique progressive .Définir le terme souligné .
2.Dans un espace a combien de dimensions se propage une onde sonore ?
Partie B SImulation d'un theatre a l'aide d'une marquette
1. Utilisation d'un émeteteur ultrasonore
Un emetteur ultrasonore est utilisé pour realiser cette simulation.
On rappelle les informations suivantes :
-les sons audibles par l'oreille ont une frequence f comprise entre 20 hz et 20 khz .
-lorsque la frequence f est supérieure a 20 khz , on parle d'ultrasons
-ordre de grandeur de la célérité des sons émis par la voix et des ultrasons dans l'air dans les conditions habituelles :v=340 m/s
1;1 Defenir en une phrase ce qu'est la longueur d'onde lambda
1;2 Donner la relation existant entre la longueur d'onde lambda la célerité v et la frequence f d'une onde .
1;3 deduire de ce qui precede que la longueur d'onde des ultrasons est inférieure a celle des sons moyens de la voix . Justifier precisément la reponse.
1.4 Justifier alors l'intéret d'utiliser ce type d'ondes dans le cadre d'une simulation avec une maquette.
1;5 Definir ce qu'on appelle un milieu dispersif
1;6 L'air est il un milieu dispersif pour les ondes sonores et ultrasonores ? Justifier
2.Influence d'un plafond
Les salles de concert couvertes n'ont pas la meme acoustique que les theatres en plein air . On se propose dans cette partie d'etudier l'impact d'un plafond recouvrant totalement la salle d'un concert sur l'acoustique de cette salle . Pour cela on utilise une maquette rectangulaire dont le couvercle est amovible .
Une des parois latérales est traversée par un tube , relié comme precedement a un émetteur ultrasonore .La longueur d'onde du son émis est la encore reduite dans le rapport indiqué par l'echelle de la maquette . Sur la paroi opposée est disposé un microphone (voir schéma ci dessous )
L'expérience consiste a envoyer pendant un temps tres court ( 1 ms) un top d'émission ( au niveau de l'extremité du tube ). Un microphone est situé a une distance D du tube. Un oscilloscope permet de recevoir d'abord l'émission arrivant directement puis tous les échos successifs . Le Top est recu avec un retard r par rapport au top emis.
On realise 3 expériences
Expérience 1 avec le couvercle ; Expérience 2 avec un couvercle recouvert de moquette ; Expérience 3 sans couvercle
Les resultats obtenus sont presenté en annexe ( derniere page)
2,1 A l'aide des données de l'enoncé ( la celerité v des ultrasons dans l'air n'ayant pas changé voir partie B-1)évaluer le retard r entre l'émission et la reception du top par le microphone.
2.2 Comparer les resultats des trois Expériences en termes d'amortissement de l'echo.
2.3 parmi les 3 expériences , quelle est la situation la plus intéressante d'un point de vue accoustique ? Justifier la reponse
2;4 Justifier alors que le plafond des salles de concert est toujours recouvert de dalles alvéolées constitues d'un matériau tres absorbant.
3; ROle du mur ; Simulation da l'aide d'une cuve a ondes
La propagation des ondes et leur comportement quand elles rencontrent une surface reflechissante peuvent etre assez bien matérialisés auy moyen d'une cuve a ondes.
Un vibreur muni d'une pointe , frappe verticalement avec une frequence connue , la surface de l'eau contenue dans une cuve a ondes .
Expérience 1 ; On realise l'expérience en placant un mur plan. On constate la presence d'echo . tout se passe comme s'il y avait une deuxieme source .
Experience 2 ; On utilise cette fois ci un mur alvéolé
On obtient les images ci apres ( vues de dessus)
Une image agrandie de l'expérience 2 (cliché ) est representée en annexe .
3.1 les ondes créees par le vibreur a la surface de l'eau sont t'elle longitudinales ou bien transversale? Justifier .
3;2 Dans le cas de l'expérience 1 , l'onde émise au point A rencontre le mur plan ce qui genere une onde reflechie qui semble provenir de B symétrique de A par rapport au plan formé par le mur. CElle ce se superpose alors a l'onde incidente issue de A .
Celle Ci se superpose alors a l'onde incidente issue de A .
En comparant les images de deux expériences , expliquez en quoi un mur plan est genant pour la reception sonore dans les gradins .
3;3 A l'aide du cliché reproduit en annexe et en tenant compte de l'echelle du document, determiner le plus precisément possible , la valeur de la longueur d'onde lambda en expliquant brievement la méthode employée .
3;4 En analysant les expériences 1 et 2 justifier la forme du pulpitum (voir schéma 1 de l'enoncé ) ainsi que la presence de niches et de colonnes dans le mur des théatres antiques.
3:5Les ondes reflechies par le mur ne pouvant etre totalement evitées, l'essentiel est que tous ces échos n'arrivent pas avec un trop grand retard.En effet, Ce sont les consonnes qui forment l'armature de la parole . Leur durée d'émission est tres courte ce l'ordre de 1/25 seconde . Pour qu'elles ne se juxtaposent pas , il faut que leur écho arrive avant la fin de leur émission.
3.5.1 Si l'orateur est placé en A, a une distance de d du mur formant le fond de la scene , exprimer la distance AB en fonction de d
3:5;2 En deduire l'expression en fontion de d et de v du retard delta t entre l'onde sonore émise par l'orateur au point A et l'onde reflechie par le mur qui semble issue du point B.
3;5;3 En utilisant les informations du texte d'introduction de la question 3;5, determiner la profondeur maximale dmax, de la scene qui permet a la parole de rester nettement comprehensible .Pour faciliter le calcul numérique , on considerera une celerité des ondes sonores egales a 350 m./s
Conclusion une autre condition importante est aussi que les rayons n'arrivent pas affaiblis. Si les spectateurs etaient disposés dans un plan horizontal, leurs rangées successives absorberaient les ondes sonores et une faible énergie arriverait au dernier rang. une inclinaison des gradins de 30° et croissante vers le haut empeche cette absorption.
Toutes ces remarques imposent les conditions suivantes;
-Orchestre reflechissant et bien dégagé
-Hauteur faible de la scene et profondeur généralement inférieur a 6;50 m
-Inclinaison moyenne des gradins de 30 ° environ.
Ainsi , la bonne audition en ces points n'avait pas échappé aux architectes de l'époque et il est remarquable que tout cela a été fait sans l'emploi des moyens modernes d'investigations ,(microphone, haut parleurs , oscilloscope...) mais uniquement en utilisant l'oreille et la géométrie .
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1. Une onde mécanique est le phénomene de perturbation dans un milieu matériel sans transport de matiere mais avec apport d'énergie.
2.Une onde sonore se propage dans un espace a 3 dimension
B
a.Une période spatiale ou longueur d'onde lambda est la distance entre deux points successives de l'onde qui garde en permanence le meme mouvement au cours du temps.
2.la relation existant entre la longueur d'onde lambda la célérité v et la frequence f d'une onde est : lambda=vxT
or T=1/f
donc Lambda=v/f
3.on a d'apres B1
Lambda voix=v/F=340/20=17
Lambda ultrasons =v/f=340/20.10^3=0,017
La longueur d'onde des ultrasons est inférieure a celle des sons moyens de la voix car
lambdavoix>lambda ultrasons
4.?????
5.On appelle milieu dispersif si la célérité d'une onde périodique qui s'y propage depend de la frequence
6.L'air est un milieu dispersif pour les ondes sonores
2.1
Retard r=t'-t=D/V
r=D/V=68,10-²/340=2.10^-4s
2.2
dans l'expérience on voit que l'echo est moins bien amortit que celle que l'on voit dans l'exp 2 et 3 de plus on voit que l'echo a une plus grande hauteur amplitude que les 2 autres .
2.3 La situation la plus intéressante d'un point de vue acousitique est la premiere.
2.4.
3.1Elle sont transversalle perpendiculaires a la direction de propagation
2.LEs murs est genant pour la reception sonore dans les gradins puisque les ondes ne sont pas refelchis tout le long de la piece
3.3
Calcul
6lamda=2.5
donc lambda =2.5/6=0.41 cm
Or d'apres l'echelle 2.5=10 cm
par produit en croix on a Lamda=0.41x10/2.5=1.64
Je voudrais qu'on me corrige et qu'on m'aide a faire la suite