III.011Réinvestissement de la condition nécessaire pour qu’un son existe : Applications

Pour terminer cette séquence, nous proposons aux élèves cinq situations au choix issues principalement de la vie quotidienne (sauf une) à partir desquelles nous souhaitons qu’ils réinvestissent le savoir en jeu : le son nécessite un milieu de propagation pour se propager et il ne peut pas se propager dans le vide. L’objectif de cette partie est d’amener les élèves à prendre conscience que le milieu de propagation ne se limite pas à l’air mais ou plus généralement un gaz cela peut être aussi l’eau, l’acier, un fil de nylon, etc. Les différentes situations (trois sur les cinq) sont généralement accompagnées de la même question : prévoir si l’individu (l’extra-terrestre, le plongeur, le cosmonaute, l’élève) va percevoir un son selon qu’il se trouve dans l’eau, dans l’espace, etc. Cette question se réfère uniquement au champ expérimental et nous souhaitons que les élèves interprètent chacune des situations en articulant le niveau de la théorie-modèle et celui du champ expérimental. Enfin, pour quatre tâches sur cinq, nous proposons des ressources internes : l’onglet Aide.

Nous présentons succinctement chacune de ces applications.

III.1 Expérience de la cloche à vide sans coussin d’air

Cette expérience est construite comme les deux expériences précédentes en quatre parties : prévoir, réaliser l’expérience, interpréter l’expérience et résumer de l’expérience. L’objectif est que les élèves identifient la plaque d’acier, support de la cloche et sur laquelle est posé le réveil, comme milieu de propagation.

III.2 Expérience des pots de yaourt

Cette tâche se décompose en deux parties : la première demande à l’élève de modéliser la situation à partir de la chaîne sonore afin d’identifier le fil en tant que milieu de propagation du son, la seconde demande aux élèves d’imaginer l’influence du milieu de propagation sur les caractéristiques du son (hauteur et intensité).

III.2.1 Présentation de la première partie : la chaîne sonore

’Polo parle à cardi à l’aide du système des pots de yaourt. Construire la chaîne sonore en déplaçant les éléments de la liste ci-dessous.’

L’objectif est d’amener les élèves à se rendre compte que le fil est le milieu de propagation du son. Pour cela les élèves apparient les éléments de la situation avec ceux de la chaîne sonore : ils mettent alors en relation le niveau de la théorie modèle avec celui du champ expérimental. Il se peut que certains élèves sélectionnent l’air en tant que milieu de propagation, ce qui mettrait en évidence l’influence des situations réalisées précédemment (Introduction de la chaîne sonore et tâche du TP2) où le milieu de propagation était principalement l’air ou un gaz. Nous supposons que durant la résolution de cette tâche les élèves mobilisent les connaissances relatives : au modèle de la chaîne sonore et à la définition du milieu de propagation.

Comme les autres tâches demandant de modéliser la situation à partir de la chaîne sonore, il est joint un bouton évaluation de la réponse et un bouton réponse du professeur.

III.2.1 Présentation de la seconde partie : Prévoir la perception du son

’Imaginons que Polo parle à Cardi sans les pots de yaourt, mais de la même manière que précédemment (avec le même volume sonore et la même hauteur). Comment pensez-vous que Cardi perçoit la voix de Polo sans utiliser les pots de yaourt ?

Choisissez la ou les bonnes réponses

A partir de cette question nous désirons que les élèves prennent conscience que l’air, milieu de propagation, amortit l’intensité sonore mais ne modifie pas sa hauteur. En effet, l’une des difficultés des élèves est de considérer que la hauteur et l’intensité varient en fonction de la position du récepteur. Cette question simple de premier abord, fait référence au modèle de l’onde sonore que les élèves à ce stade de la séquence ne connaissent pas. Ainsi, l’interprétation de cette question ne peut se faire qu’en mettant en jeu le champ expérimental et en prenant exemple sur une situation de la vie quotidienne.

III.2.1.1 Les ressources

Les ressources internes

Nous proposons, en plus du mini-dictionnaire, un onglet Aide à partir duquel les élèves peuvent trouver les informations suivantes :

III.2.1.2 Le système institutionnel

• Le bouton demande de validation
  Suite à la sélection de la réponse, la demande de validation peut conduire à deux messages ; dans le cas où cette dernière est exacte, le message retourné encourage les élèves ’C’est exact !!! Cependant, il vous est conseillé de consulter la réponse du professeur pour en savoir plus’. Dans le cas contraire, il précise uniquement qu’elle est incorrecte ’La réponse est incorrecte !’.

• Le bouton réponse
  Ce bouton fournit la réponse du professeur attendue : ’Sans les pots de yaourts, le son perçu paraît plus faible. L’air, milieu de propagation, amortit le son : c’est un milieu absorbant (pour plus d’information, allez dans le cours à ’Acoustique géométrique)’’

Les trois tâches une collision intersidérale, une collision sous l’eau, la navette, sont construites de la même manière. Nous présentons uniquement la tâche ’collision intersidérale’.

III.3 Une collision intersidérale

III.3.1 Enoncé

’Un choc de météorite a eu lieu à 500 mètres de la soucoupe de l’extra-terrestre :

Vu le choc, notre ami :

Prendra t’il la fuite en l’entendant

Restera t’il impassible compte tenu de son éloignement

N’entendra absolument rien quel que soit le choc et la distance’

L’objectif de cette tâche est d’amener les élèves à interpréter la situation en mettant en oeuvre la connaissance construite durant la séquence : dans le vide le son ne se propage pas. Nous attendons ici que les élèves articulent les niveaux de la théorie-modèle et champ expérimental. Il est possible que l’une des difficultés des élèves relève d’une méconnaissance que dans l’espace il n’y pas de matière.

III.3.2 Eléments de la situation

III.3.2.1 Les ressources

Les ressources internes

Deux types de ressources internes sont proposés : le mini-dictionnaire et un onglet Aide que nous détaillons dans le Tableau 11.

III.3.2.2Le système d’évaluation

Comme dans le cas de la tâche ’pots de yaourt’ (partie 2), nous retrouvons les deux boutons demande de validation et réponse du professeur.

III.3.3 Activités des élèves

L’activité observable des élèves se limite à lire et à regarder le dessin. La Figure 107 présente selon les niveaux de savoir de l’énoncé ceux que les élèves sont censés utiliser et mettre en relation.