Caractéristique d'une onde progressive périodique

TP11 – Caractéristiques d’une onde progressive périodique

Partie 1 /

Protocole permettant de déterminer la vitesse de propagation des ultrasons dans l’air

Matériel à disposition :

• Émetteur à ultrasons et son alimentation continue 0 + 15V
• 2 récepteurs ultrasons
• Un rail gradué ou mètre ruban
• Fils de connexion
• Un ordinateur et une interface d’acquisition, le logiciel Foxy

Étapes du protocole :

• Connectez l'émetteur et les deux récepteurs à l'alimentation continue.
• Placez les deux récepteurs sur le rail gradué à une distance connue l'un de l'autre, par exemple 1 mètre.
• Connectez les deux récepteurs à l'interface d'acquisition et à l'ordinateur via les fils de connexion.
• Lancez le logiciel Foxy sur l'ordinateur.
• Réglez l'émetteur à une fréquence connue, par exemple 40 kHz.
• Émettez une impulsion ultrasonore à partir de l'émetteur.
• Mesurez le temps que prend l'onde ultrasonore pour se déplacer de l'émetteur jusqu'au premier récepteur, puis du premier au deuxième récepteur.
• En utilisant la distance connue entre les deux récepteurs et le temps de vol mesuré pour chaque trajet, calculez la vitesse de propagation des ultrasons dans l'air en utilisant la formule suivante :
• Vitesse de propagation des ultrasons = distance / temps où distance est la distance entre les deux récepteurs et temps est le temps de vol mesuré pour chaque trajet.
• Répétez les étapes 5 à 8 plusieurs fois en changeant la fréquence de l'onde ultrasonore émise par l'émetteur.
• Moyennez les résultats obtenus pour chaque fréquence pour obtenir une valeur plus précise de la vitesse de propagation des ultrasons dans l'air.
• Remarque : Pour des mesures plus précises, assurez-vous que la température de l'air est constante tout au long de l'expérience, car la vitesse du son varie avec la température. De plus, il est important de minimiser les perturbations extérieures qui peuvent affecter les mesures, comme les courants d'air ou les bruits environnants.

Résultats :

                                            Image 1

Température : 15°C

Partie 2 /

1°/

                                                     Image 2

On observe un signal sinusoïdal régulier avec à chaque fois la même fréquence, la même longueur d’onde et la même amplitude. Lorsqu’on éloigne le récepteur du générateur, on remarque toujours la même longueur d’onde sauf que l’amplitude n’est pas la même, en effet, elle a diminué. Plus le récepteur est loin, plus l’amplitude du signal diminue.

2°/ La période d'un signal périodique est la durée nécessaire pour qu'une forme d'onde se répète de manière identique. Elle est mesurée en secondes (s) et est souvent notée T.

La fréquence d'un signal périodique est le nombre de cycles complets qui se produisent en une seconde. Elle est mesurée en hertz (Hz) et est souvent notée f.

Ainsi, la période et la fréquence sont deux grandeurs complémentaires liées par une relation inverse (T=1/f et f=1/T) Si la période d'un signal est de 2 secondes, alors sa fréquence est de 0,5 Hz (f = 1/T). Si la fréquence d'un signal est de 100 Hz, alors sa période est de 0,01 seconde (T = 1/f). Ces deux grandeurs sont couramment utilisées pour décrire les signaux périodiques tels que les signaux électriques, les signaux sonores, les signaux lumineux, etc.

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