Corrigé exercice 16 p 89 : - physiquepovo

Corrigé exercice 17 p 89 : ... il n'y a pas de perte d'énergie lors de la propagation du son et la puissance sonore reste ... extrémité fermée = n?ud de vibration.



un extrait du document




Corrigé exercice 16 p 89 :


1. On raccourcit la corde jouant un RE3 à vide
en l'appuyant contre le manche, de façon à
ce qu'elle joue un LA3.


rapport des hauteurs = rapport des fréquences
donc F2 / F1= 1,5 = 3/2 avec F1 = F(RE3) et F2 = F(LA3)


Chaque extrémité fixe de la corde vibrante correspond à un n?ud de
vibration.
La fréquence de la note émise par la corde correspond à la fréquence de
la fondamentale ou harmonique d'ordre 1 : pour celui-ci, le nombre de N
et de V sur la corde doit être minimum (schéma ci-dessus).
La distance qui sépare un n?ud d'un ventre est égale à (/4 donc L1 = 2 x
(1/4 et L2 = 2 x (2/4
En divisant membre à membre ces 2 égalités, on obtient : L1 / L2 = (1 /
(2


D'autre part, les caractéristiques de la corde (inertie, rigidité) étant
inchangées lorsqu'on appuie la corde contre le manche, il en est de même
pour la célérité C de l'onde qui s'y propage.
Donc (1 = C / F1 et (2 = C / F2 .
En divisant membre à membre ces 2 égalités, on obtient : (1 / (2 = F2 /
F1


On obtient ainsi : L1 / L2 = F2 / F1 = 3/2 . Il faut donc bloquer la
corde au 1/3 de sa longueur à vide.




2. intervalles successifs de quinte : SOL2 RE3 LA3
MI4

196Hz 293Hz 440Hz
660Hz




3. le violon alto est accordé une quinte au dessous du violon. Il faut donc
diviser les fréquences précédentes par 1,5 (intervalle de quinte = 7 demi-
tons) : DO2 SOL2 RE3 LA3

131Hz 196Hz 293Hz
440Hz








Corrigé exercice 17 p 89 :

1. Définition : L = 10 log( I / 1,0.10-12) avec I : intensité sonore en
W.m-2 et L : niveau sonore en dB


Application numérique : 87 = 10 log( I / 1,0.10-12) donc 87 / 10 =
8,7 = log( I / 1,0.10-12)


Sachant que si y = log (x) alors x = 10y , on peut écrire : I / 1,0.10-12
= 108,7 = 5,0.108


I = 1,0.10-12 x 5,0.108 = 5,0.10-4 W.m-2


2. A la distance d=10,0m de la source, l'énergie émise par la source se
trouve répartie sur une surface S égale à la moitié de la surface d'une
sphère de rayon R=10,0m (la moitié... car l'autre moitié de cette surface
se trouve dans la terre et n'est donc pas atteinte par l'onde sonore).
S = 4x?xR2 / 2= 628m2 .


La puissance sonore émise par la source est donc P = I x S = 5,0.10-4 x
628 = 0,31 W
Si on peut considérer que l'air n'est pas absorbant, il n'y a pas de
perte d'énergie lors de la propagation du son et la puissance sonore
reste constante.


3. Si L' = 30dB , calculons la valeur de l'intensité sonore I'
correspondante :
30 = 10 log( I' / 1,0.10-12) donc 30 / 10 = 3,0 = log( I' / 1,0.10-
12)
Et I' = 1,0.10-12 x 103,0 = 1,0.10-9 W.m-2


En notant D = 10,0m et D' = distance cherchée, on sait que


Or I / I' = 5,0.10-4 / 1,0.10-9 = 5,0.105 donc D'/ D = [pic] = 707 et
D' = 7,1.103m






Corrigé exercice 18 p 89:

1. DO3 MI3 SOL3 DO4 MI4


262Hz 328Hz 393Hz 2x262=524Hz
2x328=656Hz


2. longueur d'onde = célérité / fréquence donc (1 = 340/262 = 1,30m
(2 = 340/328 = 1,04m
(3 = 340/393 = 0,865m (4 = 340/524 = 0,649m
(5 = 340/656 = 0,518m


3. extrèmité ouverte = ventre de vibration
extrémité fermée = n?ud de vibration
La distance entre un N et un V est égale à (/4 donc L=(/4




4. Le mode fondamental (harmonique 1) correspond au minimum de N et de V
pour l'onde stationnaire résonnante qui s'établit dans le tube.

L'harmonique suivant donne une onde stationnaire résonnante correspondant
à un N?ud et un Ventre supplémentaire, soit 3 intervalles égaux à (/4.
Pour une même longueur de tube, la longueur d'onde de cet harmonique est
donc trois fois plus petite que celle de la fondamentale... et la
fréquence trois fois plus grande : c'est l'harmonique d'ordre 3.
L'harmonique d'ordre 2 qui correspondrait à 2 intervalles N-V ne peut
être obtenu car il conduirait à un N à chaque extrémité du tube, ce qui
est en contradiction avec le fait qu'une extrémité soit ouverte et
l'autre fermée !




5. le timbre du son produit par cette flûte est reconnaissable car tous les
harmoniques pairs en sont absents.


6. L1 = (1/4 = 1,30/4 = 0,325m L2 = (2/4 =
1,04/4 = 0,260m

L3 = 0,216m L4 = 0,162m L5 = 0,130m




-----------------------
V

N

N

N

V

N

L1

L2

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