Bonjour, je suis en TS et je fais en ce moment un TP sur la célérité du son dans l'air.
Or je ne comprends pas vraiment ce TP où nous utilisons un oscilloscope, avec le retard, etc..
La prof nous a demandé de faire un compte rendu de ce TP pour lundi.
Voilà l'intitulé :
Experience 3 : application à l'écholocation
L'écholocation est un système de repérage utilisé par certains animaux : les chauves-souris, quelques cétacés, quelques oiseaux et les musaraignes. Chez les chauves-souris, ce système remplace une vision très faible ou inexistante, tandis que chez les dauphins, par exemple, il la complète. Ce système repose sur les propriétés physiques des ondes sonores.
La chauve-souris envoie des ultrasons, via la bouche ou le nez. Ces ondes vont heurter tous les obstacles se trouvant dans l'environnement dans l'animal émetteur puis revenir à la source (les oreilles), donnant à l'animal une image en trois dimensions de son environnement.
Proposer un protocole experimental permettant de réaliser une expérience modélisant le système d'écholocation d'une chauve-souris repérant un insecte situé à 20cm.
Il y a ensuite un tableau représentant la chauve souris par du matériel expérimental ;
Bouche ou nez de la chauve-souris ; Emetteur ultrasonore
Oreille de la chauve-souris : Récepteur
Cerveau de la chauve-souris : Oscilloscope
Insecte chassé par la chauve-souris : Ecran Reflechissant
Si qqun peut m'apporter son aide.
Merci!
TP Celerité TS
Modérateur : moderateur
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mathieu54000
Re: TP Celerité TS
Bonjour,
Pour la proposition de protocole expérimental, commencez par faire un schéma avec les éléments suivants : émetteur ultrasonore, écran réfléchissant et récepteur ultrasonore sachant que les ondes ultrasonores sont émises par l'émetteur, réfléchi par l'écran puis reçu par le récepteur.
Où faut-il placer l'émetteur par rapport au récepteur sachant que la chauve-souris reçoit les ultrasons qu'elle a émis.
La notion de retard est liée à celle de distance, vous disposez sans doute d'une relation dans votre cours entre ces deux grandeurs.
Que représente la distance d sur le schéma ?
Reprenez la définition du retard puis indiquer l'élément du dispositif qui permet de mesurer cette grandeur physique.
Nous attendons votre réponse pour continuer à vous aider.
Pour la proposition de protocole expérimental, commencez par faire un schéma avec les éléments suivants : émetteur ultrasonore, écran réfléchissant et récepteur ultrasonore sachant que les ondes ultrasonores sont émises par l'émetteur, réfléchi par l'écran puis reçu par le récepteur.
Où faut-il placer l'émetteur par rapport au récepteur sachant que la chauve-souris reçoit les ultrasons qu'elle a émis.
La notion de retard est liée à celle de distance, vous disposez sans doute d'une relation dans votre cours entre ces deux grandeurs.
Que représente la distance d sur le schéma ?
Reprenez la définition du retard puis indiquer l'élément du dispositif qui permet de mesurer cette grandeur physique.
Nous attendons votre réponse pour continuer à vous aider.
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mathieu54000
Re: TP Celerité TS
En effet j'ai la relation bien connue de v= d/t
J'ai aussi la relation v= M1M2 / Retard
Or je ne comprends pas bien la question que je dois traiter, quel calcul dois-je faire, car je suis assez bon en calcul littéral et en application numérique mais je ne vois pas le but.
J'ai aussi la relation v= M1M2 / Retard
Or je ne comprends pas bien la question que je dois traiter, quel calcul dois-je faire, car je suis assez bon en calcul littéral et en application numérique mais je ne vois pas le but.
Re: TP Celerité TS
Vos deux relations sont correctes ! La seconde n'étant que l'application de la première appliquée à la situation des ondes. Mais dans votre situation, il ne s'agit pas de réaliser essentiellement un calcul mais d'écrire un protocole qui indique clairement :
- la position de l'émetteur, du récepteur et de l'écran,
- la signification de M1M2 et du retard,
- l'exploitation des deux grandeurs mentionnées ci-dessus.
Essayez de faire un schéma de la situation puis indiquer sur celui-ci la grandeur M1M2 sachant que les ondes sont émises (par l'émetteur) à une date t = 0, se propagent (vers l'écran où elles sont réfléchies vers le récepteur) et sont reçues avec un retard par le récepteur. L'oscilloscope permettant d'accéder à la valeur du retard.
- la position de l'émetteur, du récepteur et de l'écran,
- la signification de M1M2 et du retard,
- l'exploitation des deux grandeurs mentionnées ci-dessus.
Essayez de faire un schéma de la situation puis indiquer sur celui-ci la grandeur M1M2 sachant que les ondes sont émises (par l'émetteur) à une date t = 0, se propagent (vers l'écran où elles sont réfléchies vers le récepteur) et sont reçues avec un retard par le récepteur. L'oscilloscope permettant d'accéder à la valeur du retard.
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mathieu54000
Re: TP Celerité TS
Je pense que je dois donc faire un schéma avec un émetteur en montrant les ondes se dirigeant vers l'écran réflechissant. Puis les ondes en "rebondissant" sur l'écran se dirige donc vers le récepteur.
Pour la place de l'oscilloscope je pense qu'il est branché à l'émetteur et au récepteur, et on voit sur l'écran donc les salves produites par les 2 ondes où on peut donc réaliser la distance M1M2 qui serait la taille de la salve de chaque onde ? Pour la durée sur un oscilloscope elle est en ms, on doit donc voir par rapport à la taille de la salve non ?
Pour la place de l'oscilloscope je pense qu'il est branché à l'émetteur et au récepteur, et on voit sur l'écran donc les salves produites par les 2 ondes où on peut donc réaliser la distance M1M2 qui serait la taille de la salve de chaque onde ? Pour la durée sur un oscilloscope elle est en ms, on doit donc voir par rapport à la taille de la salve non ?
Re: TP Celerité TS
Votre protocole est correct, précisez tout de même que l'émetteur et le récepteur sont placés côte à côte.
L'émetteur est branché sur la voie 1 de l'oscilloscope alors que le récepteur est sur la voie 2.
Sur l'écran de l'oscilloscope on identifie deux signaux :
- celui associé aux salves émises,
- celui associé aux salves reçues.
Les deux signaux sont alors séparés d'une certaine durée … qui est le retard de réception. Avez-vous compris ?
Il est ensuite necessaire d'identifier la seconde donnée : la distance parcourue par les ondes (M1M2).
L'émetteur est branché sur la voie 1 de l'oscilloscope alors que le récepteur est sur la voie 2.
Sur l'écran de l'oscilloscope on identifie deux signaux :
- celui associé aux salves émises,
- celui associé aux salves reçues.
Les deux signaux sont alors séparés d'une certaine durée … qui est le retard de réception. Avez-vous compris ?
Il est ensuite necessaire d'identifier la seconde donnée : la distance parcourue par les ondes (M1M2).
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mathieu54000
Re: TP Celerité TS
Pour le retard j'ai un petit blocage je ne comprends pas très bien quelles données je dois utiliser.
Pour la distance sois M1M2, je ne sais quelle distance prendre je pense donc qu'on doit déplacer l'emmeteur et le récepteur et faire la mesure un certain nombre de fois afin d'obtenir une moyenne pour + de précision non ?
Pour la distance sois M1M2, je ne sais quelle distance prendre je pense donc qu'on doit déplacer l'emmeteur et le récepteur et faire la mesure un certain nombre de fois afin d'obtenir une moyenne pour + de précision non ?
Re: TP Celerité TS
Reprenons la définition de retard d'une onde appliquée à notre situation : l'onde qui est émise au point M1 atteint le point M2 avec un retard \(\tau\).
Le retard est mesuré sur l'oscilloscope : chaque salve d'ultrasons est, sur l'écran de l'oscilloscope, associé à un trait, (le premier pour l'émission et le second pour la réception). Les deux traits sont séparés par un certain nombre de divisions que l'on détermine sur l'écran. La durée de balayage (également appelée sensibilité de balayage) de l''oscilloscope admet pour unité : durée/div. Par exemple 10 ms/div signifie qu'une division représente 10 ms. Le retard est alors obtenu par le calcul : \(\tau\) = nombre de divisions x durée de balayage.
Attention en ce qui concerne la distance M1M2. L'onde émise en M1 (l'émetteur) effectue un trajet aller vers l'écran avant de retourner vers le récepteur qui est associé au point M2 (le retour).
L'énoncé demande de
insecte : écran
chauve-souris : émetteur et récepteur.
Vous devez respecter cette distance de 20 cm en l'indiquant dans votre protocole.
Le retard est mesuré sur l'oscilloscope : chaque salve d'ultrasons est, sur l'écran de l'oscilloscope, associé à un trait, (le premier pour l'émission et le second pour la réception). Les deux traits sont séparés par un certain nombre de divisions que l'on détermine sur l'écran. La durée de balayage (également appelée sensibilité de balayage) de l''oscilloscope admet pour unité : durée/div. Par exemple 10 ms/div signifie qu'une division représente 10 ms. Le retard est alors obtenu par le calcul : \(\tau\) = nombre de divisions x durée de balayage.
Attention en ce qui concerne la distance M1M2. L'onde émise en M1 (l'émetteur) effectue un trajet aller vers l'écran avant de retourner vers le récepteur qui est associé au point M2 (le retour).
L'énoncé demande de
.mathieu54000 a écrit :réaliser une expérience modélisant le système d'écholocation d'une chauve-souris repérant un insecte situé à 20cm.
insecte : écran
chauve-souris : émetteur et récepteur.
Vous devez respecter cette distance de 20 cm en l'indiquant dans votre protocole.
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mathieu54000
Re: TP Celerité TS
Donc si je comprends bien l'onde émise réalise un trajet de 20cm, puis encore 20cm afin d'atteindre le récepteur ?
Pour le retard je comprends mais quelle valeur dois-je prendre ? je n'ai pas d'oscilloscope chez moi aha.
Pour le retard je comprends mais quelle valeur dois-je prendre ? je n'ai pas d'oscilloscope chez moi aha.
Re: TP Celerité TS
Effectivement, la distance totale est bien de 40 cm.
N'oubliez pas que votre professeur vous a demandé de
A la fin de votre protocole, vous pourrez ajouter la relation littérale existant entre la célérité des ultrasons dans l'air, le retard et la distance émetteur-écran.
N'oubliez pas que votre professeur vous a demandé de
C'est donc l'expérience qui va permettre d'accéder à la valeur du retard : votre protocole doit indiquer "réaliser sur l’oscilloscope la mesure du retard de réception d’une salve d’ultrasons". Il sera nécessaire de procéder à un réglage sur l’oscilloscope afin d’obtenir à l’écran les deux signaux (émission de salves et réception de salves).mathieu54000 a écrit :Proposer un protocole experimental permettant de réaliser une expérience modélisant le système d'écholocation d'une chauve-souris repérant un insecte situé à 20 cm.
A la fin de votre protocole, vous pourrez ajouter la relation littérale existant entre la célérité des ultrasons dans l'air, le retard et la distance émetteur-écran.
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mathieu54000
Re: TP Celerité TS
D'accord je crois avoir compris.
Pour les réglages de l'oscilloscope, est-ce suffisant si je dis seulement que il faut procéder à des réglages afin d'obtenir les deux salves ? Ou je dois préciser quels sont ces réglages ?
Pour les réglages de l'oscilloscope, est-ce suffisant si je dis seulement que il faut procéder à des réglages afin d'obtenir les deux salves ? Ou je dois préciser quels sont ces réglages ?
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mathieu54000
Re: TP Celerité TS
Par ailleurs, dans la formule de la distance, dois-je donc remplacer M1M2 par 40cm ou 20cm ?
Re: TP Celerité TS
Bonjour,
Il n'est pas nécessaire de préciser, dans votre protocole, les réglages de l'oscilloscope, notamment la durée de balayage.
Lors de la réalisation du protocole, vous effectuerez ce réglage (un des critères qui peut être retenu [utiliser le matériel de manière adaptée] en cas d'évaluation de ce TP).
Toutefois, lorsque la situation le permet, il peut être intéressant d'estimer la valeur (théorique) d'une grandeur physique mesurée au cours d'une expérience. Cela permet de choisir le meilleur réglage pour effectuer la mesure. Or, dans votre cas, vous pouvez accéder à la valeur théorique du retard. Il suffit de connaître la valeur de la célérité des ultrasons dans l'air.
Deux distances sont à considérer :
- distance émetteur-écran (20 cm), notée D.
- distance parcourue par le signal ultrasonore qui correspond à M1M2.
Ces deux distances sont étroitement liées. Quelle est cette relation ? Une fois cette relation établie, utilisez vos connaissances
Il n'est pas nécessaire de préciser, dans votre protocole, les réglages de l'oscilloscope, notamment la durée de balayage.
Lors de la réalisation du protocole, vous effectuerez ce réglage (un des critères qui peut être retenu [utiliser le matériel de manière adaptée] en cas d'évaluation de ce TP).
Toutefois, lorsque la situation le permet, il peut être intéressant d'estimer la valeur (théorique) d'une grandeur physique mesurée au cours d'une expérience. Cela permet de choisir le meilleur réglage pour effectuer la mesure. Or, dans votre cas, vous pouvez accéder à la valeur théorique du retard. Il suffit de connaître la valeur de la célérité des ultrasons dans l'air.
Deux distances sont à considérer :
- distance émetteur-écran (20 cm), notée D.
- distance parcourue par le signal ultrasonore qui correspond à M1M2.
Ces deux distances sont étroitement liées. Quelle est cette relation ? Une fois cette relation établie, utilisez vos connaissances
pour établir la relation entre la distance D, la célérité des ultrasons dans l'air v et le retard.mathieu54000 a écrit :v= M1M2 / Retard
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mathieu54000
Re: TP Celerité TS
Si v = M1M2/retard
Alors M1M2 = v*retard ?
Or comment avoir v ainsi que le retard ? ce que je ne comprends pas c'est quelles valeurs dois-je prendre afin de faire mon compte rendu ?
Alors M1M2 = v*retard ?
Or comment avoir v ainsi que le retard ? ce que je ne comprends pas c'est quelles valeurs dois-je prendre afin de faire mon compte rendu ?
Re: TP Celerité TS
Votre relation est correcte
N'avez-vous pas dans votre sujet, comme donnée, la célérité des ondes ultrasonores dans l'air ? Ou dans votre cours, vous avez peut-être écrit la valeur de la célérité des ondes sonores. Car si c'est le cas, vous devez savoir que cette valeur est également valable pour les ondes ultrasonores.
mais n'est pas la plus pertinente car la chauve-souris (modélisée par l'oscilloscope) détermine la distance qui la sépare de l'insecte (modélisé par l'écran) c'est-à-dire la distance D. Etablissez la relation la relation littérale entre D, V et retard.mathieu54000 a écrit :M1M2 = v*retard
N'avez-vous pas dans votre sujet, comme donnée, la célérité des ondes ultrasonores dans l'air ? Ou dans votre cours, vous avez peut-être écrit la valeur de la célérité des ondes sonores. Car si c'est le cas, vous devez savoir que cette valeur est également valable pour les ondes ultrasonores.