Physique-Chimie · 3e · Les signaux
Le son
Une vibration qui a besoin de matière.
En bref
Un son est produit par un objet qui vibre : une corde, une membrane, une colonne d'air, des cordes vocales.
La propagation
La vibration met en mouvement les particules du milieu : elles se compriment puis se dilatent de proche en proche.
Le son a absolument besoin d'un milieu matériel — air, eau, métal, bois.
Dans le vide, aucun son ne se propage. L'expérience de la cloche à vide le montre : à mesure qu'on pompe l'air, la sonnerie s'éteint alors qu'on voit toujours le marteau frapper.
Les particules ne font qu'osciller sur place : c'est la vibration qui voyage, pas l'air. Dans l'espace, une explosion serait silencieuse.
La vitesse du son
| Le milieu | Sa vitesse |
|---|---|
| L'air | Environ 340 m/s |
| L'eau | Environ 1 500 m/s |
| L'acier | Environ 5 000 m/s |
Elle est d'autant plus grande que le milieu est dense et rigide — et toujours très inférieure à celle de la lumière.
On voit l'éclair avant d'entendre le tonnerre : compter les secondes et diviser par 3 donne la distance de l'orage, en kilomètres.
Pourquoi 3 ? En 3 s, le son parcourt 340 × 3 = 1 020 m, soit environ 1 km. La lumière de l'éclair, elle, arrive presque instantanément.
Mesurer une distance par le son
d = v × t, avec v = 340 m/s dans l'air
| Le cas | Le calcul |
|---|---|
| Un trajet simple | d = v × t |
| Un écho ou un sonar | La distance est la moitié : le son fait l'aller-retour |
Exemples résolus
- L'orage. On compte 6 s entre l'éclair et le tonnerre. d = 340 × 6 = 2 040 m, soit environ 2 km.
- L'écho dans une vallée. Tu cries et entends l'écho 2 s plus tard. Le son a parcouru 340 × 2 = 680 m aller-retour : la paroi est à 680 ÷ 2 = 340 m.
- Le sonar d'un bateau. Le signal revient au bout de 0,4 s, dans l'eau (1 500 m/s). Aller-retour : 1 500 × 0,4 = 600 m ; profondeur : 300 m.
La méthode : 1. repérer le milieu et sa vitesse ; 2. repérer s'il s'agit d'un aller simple ou d'un aller-retour ; 3. calculer d = v × t ; 4. diviser par 2 en cas d'écho.
Deux grandeurs à ne pas confondre
| La grandeur | Son unité | Ce qu'elle donne |
|---|---|---|
| La fréquence | Hertz (Hz) | La hauteur : grave ou aigu |
| Le niveau sonore | Décibel (dB) | L'intensité perçue : le volume |
L'oreille humaine perçoit environ 20 Hz à 20 000 Hz.
En dessous de 20 Hz, ce sont des infrasons ; au-dessus de 20 000 Hz, des ultrasons.
Les dangers
| Le niveau | Son effet |
|---|---|
| Au-delà de 85 dB | Une exposition prolongée abîme l'oreille interne |
| 120 dB | Le seuil de douleur |
Les cellules de l'oreille interne ne se régénèrent pas : les dommages sont définitifs. Casque à volume modéré, pauses régulières, bouchons en concert.
Les erreurs fréquentes
- Oublier de diviser par 2 pour un écho.
- Confondre hertz (hauteur) et décibels (volume).
Teste-toi
6 questions pour vérifier
Touche une réponse : la correction s’affiche tout de suite.
1.Qu’est-ce qui produit un son ?
2.Le son peut-il se propager dans le vide ?
3.Quelle est la vitesse du son dans l’air ?
4.Que mesure la fréquence d’un son ?
5.Quel est le domaine des fréquences audibles par l’oreille humaine ?
6.Dans quelle unité mesure-t-on le niveau sonore ?
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