VI.4.2.4 Utilisation du modèle

L'ensemble du TP n°6 utilise le modèle présenté. Ainsi, il est demandé à l'élève d'utiliser le modèle pour :

• interpréter la relation entre le signal électrique fourni par un microphone et l'état de l'air au niveau de ce microphone ;

• effectuer des prévisions concernant l'expérience de la figure V-4.5 : comparaison des périodes et des amplitudes des deux courbes observées, dépendance de ce qui est observé à l'écran avec la position du micro M2, puis il est demandé d'expliquer pourquoi à un instant où la tension délivrée par M1 est maximale, celle de M2 ne l'est pas forcément, et enfin de prévoir le décalage temporel des deux courbes en fonction de l'écartement des microphones ;

• effectuer une analyse critique des prévisions après avoir réaliser les expériences ;

• utiliser les représentations du modèle pour placer, sur un schéma de compressions et dilatations, les microphones qui donneraient tel ou tel oscillogramme (introduction à cette occasion de la terminologie en phase, en opposition de phase).

Nous insistons ici sur le choix du vocabulaire qui permet de distinguer le décalage temporel des courbes visualisées et l'écartement spatial des microphones.

Enfin, la dernière phase du TP, certainement la plus difficile en ce qui concerne l'articulation entre événements et concepts consiste à corréler :

• d'une part ce qui existe dans l'espace à deux endroits différents

• d'autre part ce qui s'est passé dans le temps pour arriver à ces deux états dans l'espace.

L'élève doit donc pour ceci prolonger le modèle en adoptant une représentation dynamique de ce qui lui est présenté de façon statique.

A la suite de la représentation ci-dessous, les questions posées sont :

1. L’état de l’air existant en B a-t-il été créé, par la membrane du haut-parleur, avant ou après l’état de l’air existant en A ?

2. Combien de temps avant ou combien de temps après ? On désigne cette durée par Δt.

3. Expérience : mesurer la distance AB.

4. Calculer le quotient AB / Δt. Quelle est l’unité de ce résultat ? Quelle est sa signification ?

5. Trouver un nom pour la distance AB.

Nous tentons donc ici d'illustrer la pertinence et le sens fondamental de cette grandeur que la physique appelle longueur d'onde. Elle est bien une longueur et la signification que la situation vise à en construire permet dans un second temps de retrouver la formule qui, dans le programme, est posée comme définition de la longueur d'onde (distance parcourue par une compression pendant une période).

Dans la séance suivante, l'enseignant institutionnalise le concept de longueur d'onde en incluant au modèle la partie suivante, distribuée aux élèves après le TP :

Le fait que la formule λ=V.T n'apparaissent pas comme telle dans ce modèle est volontaire. Nous pensons en effet que si c'était le cas, les élèves auraient tendance à ne retenir que cela en perdant la signification de chacun des concepts impliqués. Rien n'empêchera l'utilisation courante d'une telle formule lorsque le détour par la signification des concepts aura été suffisamment pratiqué.