Public visé : élèves de seconde n'ayant pas encore reçu de formation sur le son ou en cours de formation
Les tâches seront formulées en langage naturel seulement.
Les réponses doivent être produites sur papier libre, pas obligatoirement en langage naturel.
Estimation du temps total de résolution : environ 4h.
N° | Énoncé | fenêtres disponibles | Indications sur les savoirs en jeu | type53 |
Sensation sonore et paramètres du modèle | ||||
1a |
Comparer la fréquence des vibrations représentées par les points indiqués sur le graphe. On propose de comparer deux par deux : comparaison A et B comparaison A et D comparaison A et C |
VALEURS ajouts sur GRAPHE |
lecture et compréhension de la signification du graphe distinction points et vibration |
S |
1b |
Comparer l'amplitude des vibrations représentées par les points indiqués sur le graphe. On propose de comparer deux par deux : comparaison A et B comparaison A et D comparaison A et C |
VALEURS ajouts sur GAPHE |
lecture et compréhension de la signification du graphe distinction points et vibration observable |
S |
Compréhension de la signification du graphe | ||||
2a | "Quand la fréquence augmente, comment évolue le mouvement d'aller-retour ?" | VIBRATION | la fréquence,011élément du modèle (vibration) liée à un paramètre perceptif (hauteur du son) relation entre (M-CEm) et CE(son) |
S |
2b | "Quand l'amplitude augmente, comment évolue la mouvement d'aller-retour ?" | VIBRATION | l'amplitude,011élément du modèle (vibration) liée à un paramètre perceptif (hauteur du son) relation entre (M-CEm) et CE(son) |
S |
Vibration et paramètres du modèle | ||||
3a | "Quand la fréquence augmente, qu'est-ce qui change au niveau du son que vous entendez ?" | SON | test que la description "naturelle", au niveau lexical et sémantique manipulation du graphe |
S |
3b | "Quand l'amplitude augmente, qu'est-ce qui change au niveau du son que vous entendez?" | SON | test que la description "naturelle", au niveau lexical et sémantique manipulation du graphe |
S |
4 |
Générer la vibration correspondant au point A sur le graphe. Calculer la fréquence de la vibration (nombre d'aller-retours en 1 seconde). Puis, une fois que vous avez noté la valeur de la fréquence, cliquez sur le bouton « vérifier » pour obtenir la valeur indiquée par le logiciel. Comparer les deux valeurs sur votre feuille. |
Ajout sur GRAPHE VIBRATION CHRONO VALEURS |
C | |
Aigu/grave - fréquence et fort/faible - amplitude | ||||
5a |
On souhaite comparer les sons correspondants aux points A, B, C, D, du points de vue de leur caractère aigu ou grave. Compléter à l'aide de "plus aigu", "plus grave", "aussi aigu" ou "aussi grave". A est ... . que B / C est ... . que B A est ... . que D / C est ... . que D A est ... . que C / C est ... . que A Lorsque vous avez répondu, cliquez sur «vérifier» pour pouvoir écouter les sons correspondants. Notez sur votre feuille les cas où votre prédiction est bonne et les cas où votre prédiction est mauvaise. Répondez à nouveau si votre précision a été mauvaise. |
SON ajouts sur GAPHE |
Besoin d'écouter ? Relation fréquence – hauteur |
C |
5b | On souhaite toujours comparer les sons correspondants aux points A, B, C, D, du point de vue de leur caractère fort ou faible. Compléter à l'aide de "plus fort", "plus faible", "aussi fort" ou "aussi faible". A est ... . que B / C est ... . que B A est ... . que D / C est ... . que D A est ... . que C / C est ... . que A Lorsque vous avez répondu, cliquez sur «vérifier» pour pouvoir écouter les sons correspondants. Notez sur votre feuille les cas où votre prédiction est bonne et les cas où votre prédiction est mauvaise. Répondez à nouveau si votre précision a été mauvaise. |
SON ajouts sur GAPHE |
Besoin d'écouter ? Relation amplitude - niveau sonore |
C |
N° | énoncé | fenêtres disponibles | type | |
Familiarisation avec le modèle, utilisation et interprétation de la fonction "voir une particule particulière" | ||||
6 | Dans le milieu sonore, est-ce que les particules se déplacent à travers le tuyau, de gauche à droite ? (N'hésitez pas à faire varier la fréquence et l'amplitude).Lorsque vous avez répondu, cliquez sur «vérifier» pour pouvoir observer une particule ou un ensemble de particules et notez sur votre feuille si ce que vous observez est en accord avec ce que vous avez prédit. | MICROSC | C | |
mouvement de la source et mouvement d'une particule (Distribution du modèle microscopique) | ||||
7 | Visualisez la vibration dont les paramètres sont fréquence = 0,5 Hz amplitude = 1,3 cm a) Mesurer la fréquence de vibration d'une particule dans le gaz simulé b) La fréquence de vibration est-elle la même pour toutes les particules ? |
CHRONO VALEURS MICROSC |
C | |
8 |
Si maintenant la fréquence est 0,9 Hz, quelle est la fréquence de vibration d'une particule ? Expliquez pourquoi la fréquence de vibration d’une particule est liée de cette façon à la fréquence de vibration de la source ? |
CHRONO VIBRATION MICROSC |
C | |
Nature de la propagation et vitesse | ||||
9 | En physique, on parle de la vitesse de propagation "du son". Essayez de préciser ce qui se propage effectivement ? | MICROSC VIBRATION |
C-T | |
10 |
La vitesse de propagation du son dépend-elle de la fréquence ? La vitesse de propagation du son dépend-elle de l'amplitude ? |
MICROSC VIBRATION VALEURS |
C-T | |
11 |
Calculer de façon approximative la vitesse de propagation du son dans le milieu simulé. Lorsque vous avez répondu, cliquez sur "vérifier" pour comparer la valeur trouvée à la valeur indiquée par le logiciel. |
MICROSC | C | |
tâches appelant clairement transfert | ||||
12 | Si un son devient plus fort, est-ce qu'il va plus vite ? Justifiez | Toutes | T | |
13 | Si on met la flamme d'une bougie devant un haut-parleur qu'est-ce qu'il va se passer ? | T | ||
Longueur d'onde | ||||
14 |
Générer la vibration dont les paramètres sont fréquence = 0,7 Hz amplitude = 1,2 cm Que représente la distance indiquée par le paramètre "longueur d'onde" ? |
MICROSC VIBRATION VALEURS ajouts sur GRAPHE |
C | |
15 | Quel est le temps nécessaire pour qu'une zone comprimée parcourt la distance égale à une longueur d'onde ? Comparer ce temps et la période de vibration pour un son donné. | MICROSC VIBRATION VALEURS |
C | |
16 | Peut-on expliquer grâce à la simulation pourquoi on entend un son moins fort quand on recule ? | T | ||
17 | Au fur et à mesure qu'un son se propage, est-ce qu'il ralentit, est-ce qu'il accélère ou est-ce qu'il garde toujours la même vitesse ? | T |
N° | énoncé | type | |||
Sur l'oreille | |||||
18 |
Lorsqu'on entend un son émis par un haut-parleur, le tympan de l'oreille bouge. En utilisant ce que vous savez maintenant sur la propagation du son : a) Expliquez ce qui le fait bouger. b) Expliquez comment son mouvement peut dépendre du son entendu, et donner les modifications du mouvement du tympan quand le son devient plus fort et quand le son devient plus aigu. |
T | |||
Liens entre capteurs et microphones (présence simultanée de matériel) | |||||
19 | Comment évolue le signal fourni par un capteur quand l'air situé à son niveau se comprime. | C | |||
20 |
Si on observe maintenant le signal fourni par un microphone recevant un son émis par un haut-parleur, quelle(s) différence(s) va-t-on voir entre ce qu'on observe sur l'oscilloscope et ce qu'on observe sur l'écran de la simulation ? Vérifiez en faisant l'expérience (demander de l'aide) et interprétez la différence. |
T | |||
21 |
Fonctionnement simplifié du microphone. Pour pouvoir rendre compte de l'état de l'air, le micro est constitué, comme le tympan, d'une membrane qui se déplace en fonction de l'état de l'air : - si l'air est comprimée, la membrane est enfoncée vers l'intérieur du micro. - si l'air est dilatée, la membrane est déplacée vers l'extérieur du micro. Le signal électrique fournit par le micro est proportionnel au déplacement de la membrane. Si la membrane du haut-parleur vibre avec une fréquence qu'on appelle f, et avec une amplitude qu'on appelle a, prévoyez : - si la fréquence de vibration de la membrane du micro sera supérieure, égale ou inférieure à f - si son amplitude sera supérieure, égale ou inférieure à a. Justifiez vos prédictions. |
T | |||
22 |
Si on mesure maintenant avec deux micros qui ne sont pas situés au même endroit, que va-t-on observer sur l'écran de l'oscilloscope ? (Faites un schéma si nécessaire). Faites une prédiction en vous aidant éventuellement des capteurs de la simulation puis vérifiez en faisant l'expérience. |
T | |||
23 | Pourquoi les courbes fournies par deux micros placés à des endroits différents ne sont-elles pas forcément superposées ? | T | |||
Détermination de la longueur d'onde | |||||
24 |
On rappelle que la longueur d'onde est la distance entre deux zones comprimées consécutives. Le haut-parleur vibre maintenant avec une fréquence égale à 5000 Hz. On veut connaître la longueur d'onde du son émis par le haut-parleur avec le matériel et les moyens dont vous disposez (on peut déplacer les deux micros). Trouvez une méthode et donnez la valeur de cette longueur d'onde. |
T | |||
25 | Trouvez une méthode pour déterminer la valeur de la vitesse du son qui est émis par le haut-parleur et qui se propage dans l'air. | T |
S : "sémiotique" ; C : "contingente" ; T : "transfert" (lorsqu'il y a demande de transfert ou lorsqu'il peut a priori être fait spontanément).