Enseignement scientifique 1re

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Thème 1 : Une longue histoire de la matière
Ch. 1
Les éléments chimiques
Ch. 2
Des édifices ordonnés : les cristaux
Ch. 3
Une structure complexe : la cellule
Thème 2 : Le Soleil, notre source d'énergie
Ch. 4
Le rayonnement solaire
Ch. 5
Le bilan radiatif terrestre
Ch. 6
Énergie solaire et photosynthèse
Ch. 7
Le bilan thermique du corps humain
Thème 3 : La Terre, un astre singulier
Ch. 8
La forme de la Terre
Ch. 9
L'histoire de l’âge de la Terre
Ch. 10
La Terre dans l’Univers
Thème 4 : Son et musique, porteurs d'information
Ch. 11
Le son, phénomène vibratoire
Ch. 12
Musique et nombres
Ch. 14
Entendre la musique
Projet Experimental et Numérique
Livret Maths
Annexes
Chapitre 13
Exercices

Le repaire des initiés

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4
Utiliser son téléphone portable

Justifier les choix des paramètres de numérisation d'un son

Vous avez partagé en direct quelques instants de votre concert préféré par téléphone interposé avec un ami resté chez lui. Votre ami, qui partage vos goûts musicaux, a trouvé que la qualité sonore du morceau n'était pas bonne. De votre côté, vous pensez qu'il était simplement contrarié de ne pas y avoir participé !

Données
  • Numérisation du signal en téléphonie numérique : 8 kHz / 8 bits.
  • Étendue de la fréquence de la voix humaine : entre 100 et 500 Hz.
On considère que les instruments de musique émettent des sons dont les fréquences sont comprises dans le spectre audible : entre 20 Hz et 20 kHz.

1. Vous devez convaincre votre ami que la qualité du concert était bonne, mais que ses mauvaises sensations étaient liées au téléphone mobile.

Doc.
Enregistrement d'un son lors d'un concert.
Placeholder pour Enregistrement d'un son lors d'un concertEnregistrement d'un son lors d'un concert
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5
Enregistrer le son d'un piano

Comparer les caractéristiques et les qualités de fichiers audio compressés



On considère un signal sonore à numériser de fréquence 4 200 Hz émis par un piano. Vous souhaitez réaliser un enregistrement stéréo de 30 secondes.

Données
  • Taille du fichier (en bit) = fréquence d'échantillonnage (en hertz) \times quantification (en bit) \times durée du fichier (en seconde) \times nombre de voies.
  • 1 Mo = 106 octets
  • 1 octet = 8 bits

Doc.
Émission d'un signal analogique : le piano.
Placeholder pour Émission d'un signal analogique : le pianoÉmission d'un signal analogique : le piano
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1. Quelle fréquence d'échantillonnage devez-vous choisir au minimum pour que la reproduction du son soit fidèle ?

2. Si vous choisissez une fréquence plus petite, que se passera-t-il ? Faites un schéma pour illustrer le problème.
Cliquez pour accéder à une zone de dessin
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3. Que pensez-vous d'une fréquence d'échantillonnage de 44,1 kHz pour ce signal ? Expliquez clairement votre réponse.

4. Vous souhaitez que la taille de votre fichier ne dépasse pas 3 Mo. Sur combien d'octets maximum devez-vous alors réaliser la numérisation de votre signal ?

5. Avec le paramétrage par défaut des logiciels comme Audacity, la taille de votre fichier numérisé sera d'environ 5,3 Mo. Sans modifier la numérisation, quelles solutions techniques proposez-vous pour que votre fichier final ne dépasse pas 3 Mo ?
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C
Choisir sa clé USB

Construire un raisonnement
Faire des calculs



Un petit décodage : lorsque vous achetez une clé USB, le plus souvent, vous ne vous intéressez qu'à sa capacité de stockage (ici, sur la photo : 32 GB (32 Gigabytes)). Pourtant, il existe différentes versions de clé USB (ici, sur la photo, c'est une version 3.0) qui correspondent à des vitesses de transfert différentes.

Doc. 1
Vitesse de transfert des différentes versions de clés USB.
VersionVitesse de transfertCapacité
USB 3.0Jusqu'à 600 Mo par seconde32 Go

Doc. 2
Une clé USB 3.0 de 32 Go.
Placeholder pour Enregistrement d'un son lors d'un concertEnregistrement d'un son lors d'un concert
Le zoom est accessible dans la version Premium.

Données
  • 1 byte = 1 octet

1. Si vous stockez uniquement de la musique en format WAV sur votre clé (échantillonné sur 16 bits à une fréquence d'échantillonnage de 44,1 kHz, en stéréo), quelle durée de fichiers audio pouvez-vous stocker sur votre clé ?

2. Combien de temps sera nécessaire pour transférer ces fichiers WAV sur votre clé ?

3. Vous avez compressé vos fichiers en format MP3, avec un taux de compression de 1 : 5. Quelle durée de fichiers audio pourrez-vous stocker ?
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