Ondes sonores – fréquence (hauteur) et amplitude (intensité)
SciencesLumière et son12–13 ans
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À suivre dans Lumière et son
La membrane d'un haut-parleur vibre et fait se rapprocher puis s'écarter les particules d'air d'un tube ; ces zones de compression et de dilatation se propagent sous forme d'onde sonore tandis que chaque particule oscille seulement autour de sa position de repos. Faites glisser les curseurs de fréquence et d'amplitude : une fréquence plus élevée fait vibrer la membrane plus vite et donne un son plus aigu, une amplitude plus grande fait vibrer les particules plus fort et donne un son plus fort. Un graphique déplacement-temps montre la période T = 1/f ; choisissez un milieu (air, eau, acier, vide) pour voir que la vitesse du son diffère et que le son ne se propage pas dans le vide.
Leçon : Ondes sonores ; intensité et hauteur d'un son
Ce qu’elle montre
Le son est une onde longitudinale : la source qui vibre rapproche les particules du milieu (compressions) puis les écarte (dilatations), et ce motif se propage alors que chaque particule oscille seulement autour de sa position de repos. La fréquence, nombre de vibrations par seconde, fixe la hauteur du son, et la période vaut T = 1/f. L'amplitude fixe l'intensité. La longueur d'onde vaut λ = v/f : elle dépend de la source et du milieu. Parmi les milieux proposés, le son est le plus rapide dans l'acier, le plus lent dans l'air, et il ne se propage pas dans le vide.
Mode d’emploi
Avec le Milieu sur Air, modifiez seulement la Fréquence : observez la vitesse de la membrane du haut-parleur, la période qui raccourcit sur le graphique déplacement-temps et le rapprochement des compressions. Fixez ensuite la fréquence et modifiez l'Amplitude de vibration. Utilisez le Facteur de ralenti pour suivre une seule particule et vérifier qu'elle ne voyage pas avec l'onde. Enfin, passez le Milieu sur Eau, Acier puis Vide et comparez la vitesse et l'espacement des compressions.
Paramètres modifiables
- Fréquence 100–1000 Hz
- Amplitude de vibration 1–10 mm
- Milieu Air (343 m/s), Eau (1 500 m/s), Acier (6 100 m/s), Vide (pas de propagation)
- Facteur de ralenti 50–500 ×
- Afficher le graphique déplacement-temps
Questions à explorer
- Quelle est la période d'un son de 500 Hz, et comment le graphique le confirme-t-il ?
- Si vous doublez l'amplitude sans changer la fréquence, qu'est-ce qui change dans le son et qu'est-ce qui reste identique ?
- Pourquoi des astronautes sur la Lune ne pourraient-ils pas s'entendre parler sans radio ?
