Travaux pratiques sur les grincements de craies.

TPE

Matières et formes

Les grincements de craies.

Quels sont les facteurs influençant le grincement d’une craie ?

SOMMAIRE

I/ Introduction (page 3)

II/ Développement (page 4-7)

-A/ Aspect théorique (page 4-6)

-B/ Phénomène de slip-stick (page 7)

III/ Expérimentation : facteurs influençant la fréquence. (page 8-14)

-A/ Variation de la longueur (page 9-11)

-B/ Variation du diamètre (page 11-14)

-C/ Variation de la masse (page 14)

III/ Conclusion générale (page 15)

-Bibliographie (page 16)

-Lexique (page 16)

I/ Introduction :

Lorsque les professeurs écrivent au tableau avec une craie neuve, un grincement désagréable se produit généralement. Nous avons donc émis des hypothèses pour comprendre ce grincement, mais aussi pour mesurer la fréquence de ce son, la fréquence étant la grandeur en Hertz liée à un phénomène périodique.

Nous pensions tout d’abord qu’une craie était obligatoirement formée à partir de calcaire. Ensuite, nous savions qu’une craie mouillée ne provoquait aucun son. Sachant que les professeurs cassent leurs craies neuves avant d’écrire, nous en avons déduit qu’à partir d’une certaine longueur, les craies ne grinçaient plus, donc que la fréquence diminuait lors de la réduction de la craie. En théorie, le diamètre devait influer sur la fréquence, c’est-à-dire que plus le diamètre est large, plus la fréquence est haute.

Nous nous sommes également dit que la masse pouvait influer sur la fréquence.

Quels sont les facteurs dus au grincement d’une craie ?

Nous avons donc fait varier trois facteurs tels que la longueur, le diamètre et la masse sur deux types de craies différents afin de les comparer.

II/ Développement :

A/ Théorie :

La perception du son chez l’être humain se fait par les oreilles, plus précisément par une vibration du tympan qui envoie l'information, c'est à dire l'onde sonore, au cerveau par le nerf auditif. Le son provient d'une vibration d'un milieu créée par la propagation de particules à une vitesse de 340 m/s. Il en existe deux types : le son composé et le son pur. Nous arrivons à percevoir uniquement les sons compris entre 16 et 20000 Hz, au-delà, ce sont des ultrasons perçus par les chiens par exemple.

A l’état naturel, la craie est une roche sédimentaire composée de carbonate de calcium et formée par l’accumulation de coccolithes.

Une craie est donc un élément naturel lorsqu'elle contient du calcaire.

Par ailleurs, nous savons que les vibrations proviennent du phénomène de slip-stick que nous allons expliquer par la suite plus précisément. C'est pourquoi un son est produit.

Comme nous avons voulu savoir concrètement d’où provient le grincement des craies et de quel type de son il s'agit, nous avons vérifié nos hypothèses énoncées dans l'introduction et réalisé plusieurs manipulations.

Nous avons utilisé deux types de craies au cours de notre TPE telles que la craie de Savoie (à gauche sur l'image) qui est purement industrielle comme nous allons le démontrer par l'absence de calcaire et la craie classique (à droite sur l'image) formée d'éléments naturels.

Tout d'abord, nous voulons connaître les caractéristiques physiques et chimiques de nos deux craie et savoir si elles sont similaires. Pour cela, nous réalisons des manipulations en suivant le protocole ci-dessous.

- La présence de calcaire dépend de la réaction de la craie avec de l’acide chlorhydrique. Si la craie contient du calcaire, alors elle produit par réaction de la mousse.

- Pour calculer le volume, nous avons plongé les craies dans une éprouvette graduée remplie d'eau et mesuré la différence:

- Pour calculer la densité : masse volumique de substance / masse volumique de l’eau.

- Pour la masse volumique : masse (g) / volume (L).

- Nous avons calculé la masse mouillée de la craie afin d'observer la différence entre la masse initiale et la masse mouillée.

Voilà donc le tableau comparatif de ces deux craies :

Craie classique

Craie de Savoie

Présence de calcaire ?

Oui

Non

Masse

9.66 g

5.44 g

Masse mouillée

9.92 g

9.07 g

Volume

6 ml

6 ml

Masse volumique

1608.33 g/L

910 g/L

Diamètre

0.8 cm

1 cm

Longueur

8 cm

8 cm

Densité

1,61

0,91

B/ Phénomène de slip-stick

Ce phénomène est un mouvement saccadé observé lors du frottement entre deux objets, ici entre la craie et le tableau.

Le

...