Physique-chimie · Seconde · Chapitre 2
Ce qu’est un son, comment on le produit, ce qui le rend aigu ou grave et à quelle vitesse il voyage. Exercices corrigés à la fin.
Les fiches
1Le son, une onde mécanique
Un son est une vibration de la matière : une suite de surpressions (particules serrées) et de détentes (particules écartées) qui se propage de proche en proche.
Chaque particule vibre sur place et pousse sa voisine. Elle ne voyage pas avec le son. Sans matière (dans le vide), il n’y a donc pas de son.
2Produire un son : le diapason
Pour produire un son, il faut 2 choses :
- un système qui vibre : la branche du diapason, une corde, la membrane d’un haut-parleur ;
- une caisse de résonance qui amplifie le son.
Pourquoi c’est plus fort avec la caisse ? Elle vibre aussi, et sa grande surface en contact avec l’air met plus d’air en mouvement.
L’expérience de la bougie : devant un haut-parleur, la flamme tremble au rythme des vibrations. C’est la preuve que le son fait bouger l’air.
3La fréquence : aigu ou grave
Fréquence = nombre de vibrations par seconde. Unité : le hertz (Hz). Une vibration = une surpression + une détente.
Fréquence élevée ↑
son aigu (sifflet, violon)Fréquence basse ↓
son grave (tambour, contrebasse)La fréquence donne la hauteur d’un son. L’oreille humaine entend de 20 Hz à 20 000 Hz.
4La vitesse du son
À savoir par cœur : dans l’air, v = 340 m/s (on écrit aussi 340 m·s⁻¹).
La règle : v(air) < v(liquide) < v(solide)
En général, plus le matériau est dense, plus le son va vite.
Calculer une distance ou une durée
v = dt
v en m/s · d en m · t en s. Donc d = v × t et t = d ÷ v.
À vérifier avec le cours du professeur : la formule v = d/t n’était pas dans la fiche.
5Les pièges du contrôle
- ✘ « Herte » → ✔ hertz (Hz)
- ✘ « raisonnance » → ✔ résonance (un seul s)
- ✘ le son se « protège » dans le vide → ✔ le son ne se propage pas dans le vide
- ✘ fréquence élevée = grave → ✔ fréquence élevée = aigu
- ✘ le son va plus vite dans l’air → ✔ il va plus vite dans les solides
- ✘ « 340 » tout seul → ✔ 340 m/s, toujours avec l’unité
- ✘ l’air voyage avec le son → ✔ la matière vibre sur place, de proche en proche
Les exercices
1 Le Quiz Échauffement
1. L’unité de la fréquence est :
2. Un son de 8 000 Hz est plutôt :
3. Le son va le plus vite dans :
4. Sur la Lune (pas d’air), une explosion :
2 Audible ou pas ? Facile
Classer chaque son : infrason, son audible ou ultrason. Puis ranger les sons audibles du plus grave au plus aigu.
- 15 Hz
- 440 Hz (le « la » du diapason)
- 3 000 Hz
- 25 000 Hz
- 100 Hz
- 50 000 Hz
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Du plus grave au plus aigu : 100 Hz, 440 Hz, 3 000 Hz.
3 Vrai ou faux Facile
- Une corde de guitare seule, sans caisse, ne produit aucun son.
- Quand le son se propage, l’air se déplace du haut-parleur jusqu’à l’oreille.
- Le son se propage plus vite dans l’eau que dans l’air.
- Un son grave a une fréquence basse.
- On entend un réveil placé dans une cloche à vide.
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2. Faux : l’air vibre sur place, la vibration passe de proche en proche.
3. Vrai : 1 500 m/s contre 340 m/s.
4. Vrai.
5. Faux : pas de matière, pas de propagation.
4 L’orage et l’écho Moyen
On prend v(air) = 340 m/s.
- On compte 5 s entre l’éclair et le tonnerre. À quelle distance est l’orage ?
- Combien de temps met le son pour parcourir 1 700 m dans l’air ?
- Face à une falaise, on crie et on entend l’écho 2 s plus tard. À quelle distance est la falaise ?
Écho : le son fait l’aller ET le retour !
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2. t = d ÷ v = 1 700 ÷ 340 = 5 s.
3. Le son parcourt 340 × 2 = 680 m en aller-retour, donc la falaise est à 680 ÷ 2 = 340 m.
5 Rédiger Moyen
- Expliquer, avec les mots surpression et détente, comment le son d’un haut-parleur arrive jusqu’à l’oreille.
- Décrire une expérience qui prouve que le son ne se propage pas dans le vide.
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2. On place un réveil qui sonne sous une cloche en verre. On retire l’air avec une pompe à vide : on n’entend plus la sonnerie, alors qu’on voit le marteau vibrer. Sans air, le son ne se propage pas.