Banque d'exercices ? Académie de Toulouse

|Titre de l'exercice |Echo radar, localisation d'une proie ou d'un objet |
|Niveau |Classe de seconde |
|Thème |Santé |
|Sous-thème |Diagnostic médical |
|Pré-requis |Vitesse du son, propagation dans l'air, réflexion, |
| |puissances de 10. |
|Compétences attendues |Compétences/Capacités travaillées |
|(Colonne de droite du BO) |(préambule du BO) |
|« Extraire et utiliser des |- Exploiter un graphe |
|informations concernant la nature |- Appliquer une relation |
|des ondes et leurs fréquences . |- Argumenter |
|Enoncé |
Grâce au radar sonore, la chauve-souris localise un obstacle ou une proie
(ici un papillon) en émettant des ondes ultrasonores et en les recevant en
retour par écho. Un dispositif placé sur la chauve souris permet d'enregistrer le signal
émis et le signal reçu par la chauve souris. Les résultats sont représentés
ci-dessous. La vitesse du son dans l'air est vson = 340 m.s-1. 1. Distance chauve-souris-papillon. a. A l'aide du graphique,déterminer la durée ?t que met l'onde pour
effectuer l'aller retour. b. Réaliser un schéma simplifié de l'expérience. Quelle relation simple
existe-t-il entrela distance totale D parcourue par l'onde sonore au cours
de l'aller-retour, et la distance d qui sépare le papillon de la chauve-
souris ? c. Déterminer la distance d. 2. Les cétacés repèrent leurs proies de la même façon dans l'eau.
Indiquer la grandeur qui change dans l'eau. Comment varie-t-elle ?
|Correction | 1. Distance chauve-souris-papillon. a. Déterminer la durée que met l'onde pour effectuer l'aller retour. Cette durée correspond à l'aller-retour du son entre l'émetteur (crâne de
la chauve souris) et du récepteur (papillon). L'écart entre l'émission
(premiers pointillés verticaux) et la réception (seconds pointillés
verticaux) est de ?t = 3,01 - (60 x 10) = 2,95 ms. b. Schéma: D = 2d c. Déterminer la distance séparant la chauve-souris du papillon ?
L'écart entre l'émission (premiers pointillés verticaux) et la réception
(seconds pointillés verticaux) est de ?t = 2,95 ms. Cette durée correspond
à l'aller-retour du son entre l'émetteur (crâne de la chauve souris) et du
récepteur (papillon), c'est-à-dire à une distance D deux fois supérieure à
la distance d séparant la chauve-souris du papillon. Nous avons donc [pic] A.N. : [pic] cm soit d = 0,502m = 50,2 cm 2. Les cétacés repèrent leurs proies de la même façon dans l'eau. Indiquer
la grandeur qui change dans l'eau. Comment varie-t-elle ?
La vitesse de propagation du son dans l'eau change. Le son est une
perturbation se propageant par choc entre molécules, le son se propage plus
vite dans l'eau car la densité des molécules est plus grande. Voir
animation edumediats du CNS (propagation du son)
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[pic] Son émis Son reçu t2 = 3,01 ms t t1 = 0,06. ms Chauve-souris Papillon d d