TPE de 1ère S

 

 
 
Experience

Nous avons choisi comme expérience, une expérience qui permet de mettre en évidence la propagation des ondes sonores dans les solides : l'expérience de Chladni

Un peu d'histoire ...
     Chladni (Ernst Florens Friedrich), un physicien, né le 30 novembre 1756 à Wittemberg, mort le 4 avril 1827 à Breslau, voyagea toute sa vie, donnant des conférences où il montrait les instruments qu'il avait inventés et les expériences qu'ils avait mises au point. Il s'occupa beaucoup d'acoustique :
il imagina en particulier une méthode de mesure de la vitesse du son dans les corps solides, et fit des études sur les vibrations des plaques et sur les figures auxquelles elles donnent naissance quand on y projette du sable.Chladni inventa aussi un nouvel instrument de musique, l'euphone ou clavicylindre, composé de cylindres en verre et dont les sons ressemblaient à ceux de l'harmonica. Il publia en 1802 un Traité d'acoustique, en
allemand, et traduit en français en1809.
 

     Le matériel
-une plaque en laiton circulaire

-un socle de noyer

-un archet

-du sable

-un micro

-un oscilloscope
 

     Le protocole
La plaque en laiton, de forme circulaire , est fixée horizontalement en son centre à un socle de noyer, soupoudrée de sable uniformément, puis frottée en un point de son contour par un archet. Le micro mesure la fréquence du son qui est enregistrée par l' oscilloscope.
 

     L'explication
Cette action met en vibration la plaque qui émet un son et agite les grains de sable qui se trouvent en surface. Ceux-ci se rangent et forment des figures géométriques; ils sont éjectés des régions de la plaque où l'amplitude des vibrations est maximale (lignes ventrales), et se rassemblent le long des lignes nodales qui composent ce corps vibrant, c'est à dire les endroits où la plaque vibre le moins, là où l'amplitude est faible ou nulle.
Plus il y a de lignes, ou plus elles sont rapprochées, et plus la fréquence est élevée. Une même plaque peut fournir, selon la façon dont elle est attaquée par l'archet, des figures de Chladni distinctes; chacune d'elles correspondant à un mode de vibration et à une fréquence distinctes. En effet on peut faire varier la figure en déplaçant le point d'attaque de l'archet.
     Cette expérience montre effectivement la propagation des ondes sonores dans les solides.

    Résultats de l'expérience

 

Nombre de branches de l’etoile

Frequence en Hertz

Note correspondante

1

 

4

230

 SI Bémol

2

 

6

510

 DO

3

 

8

875

 LA

4

 

10

1350

 MI

5

 

12

1940

 SI

6

 

18

4000

 SI


Quelques photos et video ...



 

 

 

 

 

TPE réalisé par Benvenuto G, Giordano C, et Lefort P.