Étude d’une onde sonore

Étude d’une onde sonore

Comprendre l’Étude d’une onde sonore

Un son est produit par un haut-parleur et se propage dans l’air à une température de 20°C. Ce son atteint un micro situé à une distance de 170 mètres du haut-parleur.

Partie A : Calcul de la vitesse du son

  1. Vitesse du son dans l’air : Sachant que la vitesse du son dans l’air à 20°C est d’environ 343 m/s, calculez le temps que met le son pour atteindre le micro.

Partie B : Fréquence et longueur d’onde

  1. Fréquence du son : Le son émis par le haut-parleur a une fréquence de 440 Hz (la note La). Calculez la longueur d’onde de ce son dans l’air.

Partie C : Niveau d’intensité sonore

3. Intensité sonore : L’intensité sonore du signal au niveau du haut-parleur est de \(10^{-5} \, \text{W/m}^2\).

Utilisant la formule du niveau d’intensité sonore
\[ L = 10 \log_{10} \left( \frac{I}{I_0} \right) \, \text{dB}, \]
où \(I_0 = 10^{-12} \, \text{W/m}^2\) est l’intensité de référence, calculez le niveau d’intensité sonore du signal au niveau du haut-parleur.

Correction : Étude d’une onde sonore

Partie A : Calcul de la vitesse du son

Vitesse du son dans l’air : On nous donne la distance d = 170 m et la vitesse du son v = 343 m/s. Le temps t que met le son pour atteindre le micro se calcule avec la formule

\[ t = \frac{d}{v} \]

Calculons t:

\[ t = \frac{170 \, \text{m}}{343 \, \text{m/s}} \] \[ t = 0.496 \, \text{s} \]

Le son met donc environ 0.496 secondes pour atteindre le micro.

Partie B : Fréquence et longueur d’onde

Fréquence du son : Avec une fréquence f = 440 Hz et connaissant v = 343 m/s, la longueur d’onde \(\lambda\) se calcule avec

\[ v = \lambda \cdot f \]

Réarrangeons pour \(\lambda\):

\[ \lambda = \frac{v}{f} = \frac{343 \, \text{m/s}}{440 \, \text{Hz}} \]

Calculons \(\lambda\):

\[ \lambda \approx 0.780 \, \text{m} \]

La longueur d’onde du son dans l’air est donc d’environ 0.780 mètres.

Partie C : Niveau d’intensité sonore

Intensité sonore : L’intensité sonore initiale est \(I = 10^{-5} \, \text{W/m}^2\). Utilisons la formule du niveau d’intensité sonore

\[ L = 10 \log_{10} \left( \frac{I}{I_0} \right) \] avec \(I_0 = 10^{-12} \, \text{W/m}^2\).

\[ L = 10 \log_{10} \left( \frac{10^{-5}}{10^{-12}} \right) \] \[ L = 10 \log_{10} (10^7) \] \[ L = 10 \times 7 = 70 \, \text{dB} \]

Le niveau d’intensité sonore du signal au niveau du haut-parleur est donc de 70 dB.

Étude d’une onde sonore

D’autres exercices de physique seconde:

0 commentaires

Soumettre un commentaire

Votre adresse e-mail ne sera pas publiée. Les champs obligatoires sont indiqués avec *

Calcul de la vitesse d’un parachutiste

Calcul de la vitesse d'un parachutiste Comprendre le Calcul de la vitesse d'un parachutiste Lors d'un saut en parachute, un parachutiste de masse constante effectue une chute libre avant d'ouvrir son parachute. Cet exercice propose de calculer la vitesse du...

Calcul de la poussée d’Archimède

Calcul de la poussée d'Archimède Comprendre le Calcul de la poussée d'Archimède Dans le cadre d'un projet de classe, les élèves de seconde ont conçu un petit sous-marin en plastique. Afin de comprendre comment ce sous-marin peut flotter ou s'enfoncer dans l'eau, il...

Lancement d’une fusée artisanale

Lancement d'une fusée artisanale Comprendre le Lancement d'une fusée artisanale Dans le cadre d'un projet de science, un groupe d'élèves a construit une fusée artisanale. Ils veulent calculer l'angle de lancement optimal pour que la fusée atteigne la plus grande...

Calcul du centre de charge d’une grue

Calcul du centre de charge d'une grue Comprendre le Calcul du centre de charge d'une grue Une grue sur un chantier de construction doit soulever une poutre métallique horizontalement. Avant de procéder, il est crucial de déterminer le centre de charge de la poutre...

Évaluation de la Vitesse en Fin de Descente

Évaluation de la Vitesse en Fin de Descente Comprendre l'Évaluation de la Vitesse en Fin de Descente Dans un parc d'attractions, une nouvelle montagne russe est en phase de test. La montagne russe comprend une section où le wagon descend une pente inclinée à un angle...

Vitesse d’un point par rapport au châssis

Vitesse d'un point par rapport au châssis Comprendre la Vitesse d'un point par rapport au châssis Dans une usine, un système de convoyeur transporte des pièces mécaniques d'un point A à un point B. Le convoyeur se déplace à une vitesse constante par rapport au sol de...

Calcul de la Position d’un Mobile

Calcul de la Position d'un Mobile Comprendre le Calcul de la Position d'un Mobile Un mobile auto-télécommandé est testé sur un terrain de course rectiligne. Le départ est donné à l'extrémité sud du terrain. Le mobile accélère à un taux constant et parcourt une...

Étude d’une Flèche de Grue en Mouvement

Étude d'une Flèche de Grue en Mouvement Comprendre l'Étude d'une Flèche de Grue en Mouvement Dans un chantier de construction, une grue est utilisée pour déplacer des matériaux d'un point à un autre. Le mécanisme de la grue permet à sa flèche de se déplacer en suivant...

Calcul de la Taille d’Image à l’Aide des Lentilles

Calcul de la Taille d'Image à l'Aide des Lentilles Comprendre le Calcul de la Taille d'Image à l'Aide des Lentilles Dans un laboratoire de physique, les élèves sont chargés de déterminer la taille d'une image produite par une lentille convergente. Ils disposent d'une...

Calcul de la Distance Focale d’une Lentille

Calcul de la Distance Focale d'une Lentille Comprendre le Calcul de la Distance Focale d'une Lentille Lors d'un laboratoire de physique, les élèves de seconde sont invités à déterminer expérimentalement la distance focale d'une lentille convergente. Cet exercice...