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 *

Chute Libre d’une Balle de Tennis

Chute Libre d'une Balle de Tennis Comprendre la Chute Libre d'une Balle de Tennis Une balle de tennis est lâchée sans vitesse initiale du haut d'un bâtiment. Vous êtes chargé(e) d'analyser son mouvement jusqu'au sol. Données: Hauteur du bâtiment: 45 mètres Masse de la...

Calcul de la Force du Vent sur un Bâtiment

Calcul de la Force du Vent sur un Bâtiment Comprendre le Calcul de la Force du Vent sur un Bâtiment Vous êtes assistant de recherche dans une équipe qui étudie les effets du vent sur les bâtiments de grande hauteur. Aujourd'hui, vous devez calculer la force du vent...

Calcul de la Portée d’un Projectile

Calcul de la Portée d'un Projectile Comprendre le Calcul de la Portée d'un Projectile Vous êtes entraîneur d'une équipe de jeunes athlètes spécialisés en lancer de javelot. Pour améliorer les performances de vos athlètes, vous décidez d'appliquer vos connaissances en...

La force du vent sur un voilier

La force du vent sur un voilier Comprendre La force du vent sur un voilier Un voilier navigue sur un lac. Le bateau subit deux forces principales dues au vent : une force due au vent qui souffle et une force due à la réaction de la voile. Pour simplifier, nous...

Chute Libre et Accélération Gravitationnelle

Chute Libre et Accélération Gravitationnelle Comprendre la Chute Libre et Accélération Gravitationnelle Un scientifique amateur décide de mener une expérience pour mesurer l'accélération due à la gravité (\(g\)) en laissant tomber une bille en métal depuis une...

Interaction gravitationnelle entre la Terre et la Lune

Interaction gravitationnelle entre la Terre et la Lune Comprendre l'Interaction gravitationnelle entre la Terre et la Lune La Lune tourne autour de la Terre sous l’effet de la gravitation. On considère ici la Terre et la Lune comme deux points matériels et on néglige...

Application de la Troisième Loi de Kepler

Application de la Troisième Loi de Kepler Comprendre l'Application de la Troisième Loi de Kepler La troisième loi de Kepler peut être formulée mathématiquement comme suit : \[ \frac{T^2}{a^3} = k \] où \( k \) est une constante qui reste la même pour toutes les...

Calcul de la puissance d’un ascenseur

Calcul de la puissance d'un ascenseur Comprendre le Calcul de la puissance d'un ascenseur Un ascenseur est utilisé pour transporter des personnes entre différents étages d'un bâtiment. L'ascenseur a une masse totale \( m \) de 500 kg (incluant le poids de la cabine et...

Travail et Puissance d’un Cycliste

Travail et Puissance d'un Cycliste Comprendre le Travail et Puissance d'un Cycliste Un cycliste monte une colline à vélo. La montée est longue de 500 mètres avec un dénivelé de 50 mètres. Le cycliste et son vélo ont une masse totale de 80 kg. Il réalise cette montée...

Calcul de la Vitesse Orbitale Moyenne de la Terre

Calcul de la Vitesse Orbitale Moyenne de la Terre Comprendre le Calcul de la Vitesse Orbitale Moyenne de la Terre Vous êtes chargé de calculer la vitesse orbitale moyenne de la Terre autour du Soleil, sachant que la distance moyenne Terre-Soleil est d'environ 1 unité...