Émission et propagation d'un signal sonore : exercices de 2de

La source est le haut-parleur : c'est l'objet qui vibre et provoque la perturbation de l'air.⁴

Le milieu de propagation est l'air situé entre le haut-parleur et toi.

Le récepteur est ton oreille, qui capte la variation de pression.

Les particules d'air oscillent seulement un peu autour d'une position stable ; elles ne se déplacent pas du haut-parleur jusqu'à toi.⁴

Ce qui avance, c'est la perturbation, qui passe de proche en proche.

Le son est le seul signal qui met du temps à arriver : le retard de 3,0 s est sa durée de propagation.

On écrit la relation entre distance, vitesse et durée : $d=v\times\Delta t$.

On remplace : $d=340\times 3{,}0$.

On calcule : $d=1020$ m, soit un peu plus d'un kilomètre.

Le haut-parleur vibre toujours : la source existe encore.

En retirant l'air, on enlève le milieu matériel qui transmettait la perturbation de proche en proche.⁴

Le son devient donc de plus en plus faible, puis on n'entend plus rien quand il ne reste presque plus de matière.

Le son ne se propage pas dans le vide : il lui faut de la matière pour avancer.⁴

Le retard est la durée de propagation entre l'émission et la réception : $\tau=3{,}2\times0{,}50$ ms $=1{,}6$ ms.

Conversion : $1{,}6$ ms $=1{,}6\times10^{-3}$ s.

Relation : $v=\dfrac{d}{\tau}$.

Calcul : $v=\dfrac{0{,}544}{1{,}6\times10^{-3}}=340$ m/s.

Distance totale : $d_{\text{total}}=v\times\Delta t=1500\times0{,}080=120$ m.

Ce trajet est un aller-retour : le son descend puis remonte.

La profondeur vaut la moitié : $h=\dfrac{120}{2}=60$ m.

Conversion : $1224\ \text{km/h}=\dfrac{1224}{3{,}6}=340$ m/s.

La distance en mètres vaut $1{,}7$ km $=1700$ m.

Relation : $\Delta t=\dfrac{d}{v}$.

Calcul : $\Delta t=\dfrac{1700}{340}=5{,}0$ s.

Distance supplémentaire : $5{,}40-2{,}00=3{,}40$ m.

Durée correspondante : $10{,}0$ ms $=0{,}0100$ s.

Vitesse : $v=\dfrac{3{,}40}{0{,}0100}=340$ m/s.

Le calcul utilise uniquement l'écart entre deux réceptions : la durée entre le départ du son et son arrivée en A se retire dans la différence, donc l'instant d'émission n'intervient pas.

La perturbation passe d'une couche de particules à la suivante : une partie de l'énergie est perdue en route, et le reste se répartit sur une zone de plus en plus large autour de la source.²

Plus on est loin de la source, plus la perturbation a perdu d'énergie : le son perçu est plus faible.

Pour se représenter la propagation, on peut penser aux cercles concentriques qui s'élargissent autour du point de chute d'un caillou dans l'eau.²

Le son s'atténue moins dans le sens du vent, car l'onde est entraînée par lui.⁴

Dans ce sens, l'onde est rabattue vers le sol : elle reste plus longtemps accessible à un auditeur placé au niveau du sol.⁴

Contre le vent, l'onde est déviée vers le ciel, et des zones d'ombre où le son n'arrive pas peuvent apparaître.⁴

La nature de l'onde ne change pas : c'est toujours une vibration de l'air, c'est sa trajectoire et son atténuation qui sont modifiées.