Nouveau manuel de Sciences et Technologie 6e
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Thème 1 : Organisation et transformations de la matière
Ch. 1
Les espèces chimiques et l'identification
Ch. 2
Les transformations chimiques
Ch. 3
Les états de la matière
Ch. 4
Les mélanges et la solubilité
Ch. 5
L'organisation de la matière dans l'Univers
Thème : 2 Mouvements et interactions
Ch. 6
La vitesse des systèmes
Ch. 7
Les nature des mouvements
Ch. 8
La modélisation des actions
Thème 3 : Énergie, transferts et conversions
Ch. 9
Les différentes formes d’énergie et les conversions
Ch. 10
Les circuits électriques et les lois
Ch. 11
La puissance électrique et la consommation
Thème 4 : Signaux pour observer et communiquer
Ch. 12
Les signaux lumineux et sonores
Annexes
Fiches méthodes
12 - Signaux lumineux et sonores
Activité expérimentale
Explosion à Beyrouth
✔ Décrire les conditions de propagation d'un son.
✔ Relier la distance parcourue par un son à la durée de sa propagation.
✔ Distinguer les sons audibles des infrasons et des ultrasons.
✔ Relier la distance parcourue par un son à la durée de sa propagation.
✔ Distinguer les sons audibles des infrasons et des ultrasons.
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Introduction
En août 2020, une succession de deux explosions a eu lieu dans le port de Beyrouth au Liban. Lors de la seconde explosion, l'onde sonore s'est propagée à plus de 200 km, à la fois dans l'air et dans l'eau.
Problématique
À quelle vitesse le son se propage-t-il dans l'air ?
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Consultez des explosions.
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Doc. 1Propagation du son
Le son est une onde qui correspond à la propagation d'une vibration dans la matière. Il est caractérisé par des vitesses de propagation qui dépendent du milieu dans lequel le son se propage.
La vitesse de propagation est une grandeur qui s'exprime selon :
D'autre part, on distingue en général trois domaines pour les ondes sonores : les sons audibles, dont la fréquence est comprise entre 20 Hz et 20 000 Hz, les infrasons avec une fréquence inférieure à 20 Hz et les ultrasons, dont la fréquence est supérieure à 20 000 Hz.
La vitesse de propagation est une grandeur qui s'exprime selon :
\begin{array}{l|l}
& v: \text { vitesse de propagation }(\mathrm{m} / \mathrm{s}) \\
v=\frac{d}{t} & d: \text { distance parcourue }(\mathrm{m}) \\
& t: \text { durée de propagation (s) }
\end{array}
D'autre part, on distingue en général trois domaines pour les ondes sonores : les sons audibles, dont la fréquence est comprise entre 20 Hz et 20 000 Hz, les infrasons avec une fréquence inférieure à 20 Hz et les ultrasons, dont la fréquence est supérieure à 20 000 Hz.
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Doc. 2Relevés des stations sismiques
Les stations sismiques aux alentours de la ville de Beyrouth ont mesuré de fortes vibrations juste après l'explosion qui a ravagé le port de la ville.
Chaque point correspond à une station éloignée d'une certaine distance de Beyrouth. Ces stations ont reçu deux fois le son de l'explosion : une fois dans l'eau (en rouge) et une fois dans l'air (en bleu).
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Doc. 3Organisation microscopique de la matière
À l'échelle microscopique, dans un solide, les particules sont ordonnées et très proches. Dans un liquide, les particules sont désordonnées et très proches alors que dans un gaz, les particules sont désordonnées et espacées.
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Matériel nécessaire :
Protocole :
1. Positionner les microphones l'un derrière l'autre, à une distance d la plus grande possible.2. Connecter les microphones à l'ordinateur et lancer Audacity.
3. Lancer l'enregistrement sur Audacity.
4. Faire un « clap » avec les mains devant le premier microphone.
5. Arrêter l'enregistrement puis zoomer afin de mesurer les instants au cours desquels l'onde sonore est perçue par chaque microphone.
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Questions
1. À l'aide des Doc. 1 et Doc. 3, expliquer comment se propage le son dans l'air. En déduire pourquoi le son ne peut pas se propager dans le vide.
2. La vidéo disponible dans le supplément numérique montre une succession d'enregistrements amateurs de la catastrophe qui s'est produite à Beyrouth. En ne s'intéressant qu'aux extraits où l'explosion est éloignée de la caméra, décrire le phénomène observé.
3. En utilisant le graphique fourni dans le Doc. 2, et la relation liant vitesse v, distance parcourue d et durée de propagation t, déterminer la vitesse de propagation du son dans l'air et dans l'eau en mètre par seconde (m/s).
4. Les relevés de mesure des stations correspondent à des enregistrements d'ondes sonores dont les fréquences ont été sélectionnées entre 0,5 Hz et 8,0 Hz. D'après le Doc. 1, à quel domaine des ondes sonores ces fréquences appartiennent-elles ?
5.
Expérience et observations
En suivant le protocole fourni, réaliser l'expérience et relever les instants t_1 et t_2 de réception de l'onde sonore. En déduire la durée de propagation sachant que cette durée correspond à la différence entre les instants t_1 et t_2.
6.
Interprétation et conclusion
Évaluer la vitesse de propagation du son dans l'air à l'aide des mesures réalisées. Comparer avec la valeur trouvée à la question 5. puis répondre à la problématique.
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YolèneÉmilieJean-PaulFatimaSarah