COURS DE SCIENCES PHYSIQUES Classe de 2nd GT

Transcription

1 NOM et Prénom de l élève : COURS DE SCIENCES PHYSIQUES Classe de 2nd GT ① LES SIGNAUX PÉRIODIQUES ② RÉFLEXION D UNE ONDE PRINCIPE DE L ÉCHO OBJECTIFS DES ACTIVITÉS Connaître les définitions de la période et de la fréquence. Puis les utiliser dans un calcul. Etre capable de calculer la tension maximale et minimale. Savoir mesurer la distance entre deux objets par l intermédiaire d une onde sonore. 1

2 1- Un signal périodique Un phénomène périodique est un phénomène qui se reproduit identique à lui-même à intervalles de temps égaux. Activité 1 Plusieurs exemples de phénomènes périodiques : Les phases de la Lune Un pendule Les feux tricolores Lorsque le phénomène peut être détecté par un capteur, le signal obtenu peut-être visualisé de façon à ce que l on suive son évolution au cours du temps. Ex : Un électrocardiogramme Exemples : Tensions alternatives 2

3 2- Période T, fréquence ƒ Les signaux peuvent être décrit par un certains nombres de caractéristiques. 2-1 La période La période T d un signal périodique est la plus petite durée au bout de laquelle le signal se reproduit identiquement à lui-même. Cette durée s exprime en secondes dans le système internationale ou en milliseconde. Le motif élémentaire d un signal périodique est une portion de ce signal dont la durée est égale à une période. Motif élémentaire 2-2 La fréquence d un signal La fréquence correspond au nombre période par seconde. Durée (s) Nombre de motifs Les unités du SI : T : période en seconde et : la fréquence en Hertz. Exemple n 1 : Quelle est la durée d une période sur le signal ci-dessous? Calculer sa fréquence. 3

4 Exemple n 2 : 1 Repasser en rouge un motif élémentaire. 2 Quelle est le temps de parcours pour une division? 3 Quelle est la période de ce signal? 4 Calculer sa fréquence. 3- Tension maximale, tension minimale Pour une tension périodique u(t), la tension maximale U max désigne la valeur la plus élevée prise par u(t) au cours du temps. La tension minimale U min est sa valeur la plus faible. Courbe : u(t) Calculer la tension maximale (U m ) de ce signal périodique. 4

5 Activité 2 1- La réflexion d une onde La réflexion est un brusque changement de direction à la rencontre d un obstacle. Après réflexion l onde reste dans son milieu de propagation. L angle d incidence (i) est le même que l angle réfléchi (r). La Normale c est la droite perpendiculaire séparant la surface de deux milieux différents. 2- Mesure de la distance Principe de l écho L écho est un phénomène qui renvoie le son de la voie d une personne qui parle. Ce phénomène physique est utilisé par les sonars des bateaux pour détecter les fonds marins ou dans le domaine de la santé lors d une échographie. Pour cela, on utilise une sonde comprenant un émetteur et un récepteur de salves ultrasonores disposés côte à côte. Les ultrasons émis sont réfléchis par les obstacles qu ils rencontrent et retournent vers la sonde. La durée t de l aller-retour est liée à la valeur de la vitesse de l onde dans le milieu de propagation et la distance (d) séparant l émetteur du récepteur de la surface réfléchissante. La distance parcourue par l onde pour effectuer l aller et le retour est donnée par la relation suivante : Unités : d en mètre (m) ; v en m.s -1 (ou m/s) ; t en secondes (s) Démonstration : 5

6 3- Applications Exemple 1 : Un bateau émet une salve d ultra-son dirigée vers le bas. Il y a réflexion des ondes au bout d un certain temps t. On observe les signaux suivants : Donnée : vitesse de l onde dans l eau salée Signal émetteur Signal récepteur Temps (en secondes) 1 Quelle est la valeur de t? A quoi correspond-t-elle? 2 Calculer cette distance. 3 Interpréter les modifications observées lorsque la distance varie. Exemple 2 : On réalise l expérience de la réflexion d une onde ultrasonore. Lorsqu une onde ultrasonore rencontre un obstacle, celleci est réfléchie. Calibre : 0,2 ms/div Calculer la distance entre l obstacle et le récepteur. Vitesse de l onde sonore : 6