Tâches proposées dans la version d'expérimentation de SimulaSON

  • 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.

Utilisation des fenêtres "graphe", "vibration", "écouter", "paramètres".
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
Utilisation de la fenêtre "microscopique"
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
Utilisation de la fenêtre "capteurs et écran"(toutes les fenêtres sont disponibles)
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

Notes
53.

S : "sémiotique" ; C : "contingente" ; T : "transfert" (lorsqu'il y a demande de transfert ou lorsqu'il peut a priori être fait spontanément).