Questionnement : Quelles différences entre l'éclair, la foudre et le tonnerre ?
Objet d'étude n°1 : Foudre, éclair et tonnerre
La foudre augmente la température de l'air, l'air s'enflamme et produit l'éclair.
Le volume de l'air augmente d'un coup, il se produit une détonation : le tonnerre.
Activité n°1 : Les conditions de propagation du son
Un son peut-il se propager dans le vide de l'espace ? Comment le vérifier ?
Comment le son se propage-t-il ?
Rappel : La lumière se propage en ligne droite dans les milieux transparents homogènes (air, vide, verre ...).
Activité n°2 : Vitesses du son et de la lumière
Pierre Gassendi
22 janvier 1592 à Champtercier
24 octobre 1655 à Paris
nationalité : française
étude sur les aurores boréales
Hippolyte Fizeau
23 septembre 1819 à Paris
18 septembre 1896 à Venteu
nationalité : française
mesure de la vitesse de la lumière
Activité n°3 : Mesurer une distance avec le son ou la lumière
Rappel : La vitesse moyenne d'un objet est égale au rapport de la distance parcourue par la durée du parcours.
Dans le système international d'unités, la vitesse s'exprime en mètre par seconde (m/s ou m.s-1).
Mais on utilise couramment le kilomètre par heure (km/h ou km.h-1).
\(\Large\mathrm{vitesse\; =\; \frac{distance\; parcourue}{temps\; du\; parcours}\; =\; \frac{d}{t}}\)
\(\Large\mathrm{distance\;parcourue\;=\;{vitesse}\times{temps\;du\;parcours}}\)
1 Un sonar émet un signal ultra-sonore qui se réfléchit sur un obstacle.
- temps entre émission et réception du signal : 0,06s
- vitesse du son dans l'eau : 1 500m/s
A quelle distance est l'obstacle ?
2 La lumière met 4h10 pour parvenir de Neptune.
A quelle distance est la planète Neptune ?
1 Un sonar émet un signal ultra-sonore qui se réfléchit sur un obstacle.
- temps entre émission et réception du signal : 0,06s
- vitesse du son dans l'eau : 1 500m/s
A quelle distance est l'obstacle ?
\(\Large\mathrm{v =1\,500m/s}\) |
\(\Large\mathrm{d = {v}\times{t}}\) |
\(\Large\mathrm{t = 0,06/2}\)\(\Large\mathrm{t = 0,03s}\) |
\(\Large\mathrm{v = {1\,500}\times{0,03}}\)\(\Large\mathrm{d\; =\; 45m}\) |
2 La lumière met 4h10 pour parvenir de Neptune.
A quelle distance est la planète Neptune ?
\(\Large\mathrm{v = 300\,000km/s}\) |
\(\Large\mathrm{d = {v}\times{t}}\) |
\(\Large\mathrm{t = 4h10}\)\(\Large\mathrm{t = (4\times3\;600)+(10\times60)}\)\(\Large\mathrm{t = 15\,000s}\) |
\(\Large\mathrm{d = {300\,000}\times{15\,000}}\)\(\Large\mathrm{d = 4,5\; milliards\;de\;kilometres}\) |
Activité n°4 : Quelle est l'unité la plus adaptée pour exprimer les distances hors du système solaire ?
Comment convertir l'année-lumière en kilomètre ?
\(\Large\mathrm{1\; al=300\,000 \times \binom{nombre\; de\; secondes}{dans\; une\: ann\acute{e}e}}\) |
\(\Large\mathrm{\binom{nb\; de\; secondes}{dans\; une\: ann\acute{e}e}=60\times 60\times 24\times 365,25}\) |
\(\Large\mathrm{1\; al=9\,500\, 000\, 000\, 000km }\)\(\Large\mathrm{1\; al=9,5\times 10^{12}km }\) |
Activité n°5 : Les dangers du son
- si le niveau sonore est trop important,
- si la durée d'exposition est trop importante.
Alexander Graham Bell
3 mars 1847 à Édimbourg
2 août 1922 à Beinn Bhreagh (Canada)
nationalité : britannique
inventeur du téléphone
Activité n°6 : Acoustique et musique
L'acoustique est la science qui étudie le son.
Un son peut être défini par quatre paramètres : la hauteur, l'intensité, la durée et le timbre.
La hauteur d'un son pur correspond à sa fréquence de vibration, que l'on mesure en hertz (nombre de vibrations par seconde). Plus la vibration est rapide, plus le son est aigu ou haut ; plus la vibration est lente, plus le son est grave ou bas.
Le son peut être plus ou moins doux ou fort.
Le son peut être plus ou moins long ou court.
Le timbre d'un son change selon l'instrument utilisé pour jouer une même note.
Heinrich Hertz
28 février 1857 à Hambourg
1er janvier 1894 à Bonn
nationalité : allemande
il découvre l'effet photoélectrique
 | Le signal est variable si sa valeur change au cours du temps. |  | Le signal est alternative, si il change de signe au cours du temps. |
 | Le signal est périodique lorsque ses variations se répètent identiques à lui-mêmes au cours du temps. |  | Le signal est sinusoïdale si la courbe tracée est une sinusoïde (vagues). |