Le son : des vibrations qui voyagent

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Objectifs

Le son est une vibration qui se propage sous forme d'onde dans un milieu.
Le son se propage plus vite dans les liquides et les solides que dans l'air, et pas du tout dans le vide.
La hauteur est liée à la fréquence (Hz) ; l'intensité se mesure en décibels.
Réaliser et comparer des essais dans une investigation simple.

Déroulement

Durée	Activité
5 min	Faites vibrer une règle au bord d'une table. Qu'est-ce qui vibre ? Qu'entend-on ?
10 min	Lisez le texte.
20 min	Téléphones à ficelle par deux, en remplissant le tableau.
5 min	Comparez les résultats : qu'est-ce qui rendait le son le plus net ?
5 min	Quiz ou jeu « Le son passe-t-il ? ».

Matériel pour l'expérience

Deux gobelets en carton ou en plastique
Environ 5 à 10 m de ficelle
Un crayon bien taillé (pour faire les trous, avec un adulte)
Deux trombones

Sécurité: Laisse un adulte faire les trous. Ne tire pas sur la ficelle près du visage de quelqu'un, et ne crie jamais dans le gobelet quand quelqu'un écoute.

Idées fausses fréquentes

Les élèves peuvent penser…	En réalité…
Le son va plus vite dans l'air.	Il est le plus rapide dans les solides comme l'acier, puis dans les liquides, puis dans les gaz.
Il y a du son dans l'espace ; les films montrent des explosions qui font boum.	L'espace est presque le vide, donc le son ne peut pas s'y propager.
La hauteur et l'intensité, c'est pareil.	La hauteur dépend de la fréquence ; l'intensité de la force des vibrations (décibels).

Corrigé de la fiche

La peau du tambour vibre, crée des compressions et des raréfactions dans l'air, l'onde se propage jusqu'à l'oreille et fait vibrer le tympan.
Air (343 m/s), eau (1 480 m/s), acier (5 960 m/s).
L'espace est presque le vide : il n'y a pas d'air pour transporter le son entre leurs casques.
Le son s'est affaibli ou arrêté : une ficelle détendue ne peut pas transmettre les vibrations.

Corrigé du quiz

Qu'est-ce qui transporte une onde sonore de la guitare jusqu'à ton oreille ? L'air, qui est comprimé et étiré. Les compressions et raréfactions de l'air se propagent vers l'extérieur.[1]
Dans quoi le son va-t-il le plus vite ? L'acier. Air 343 m/s, eau 1 480 m/s, acier 5 960 m/s.[2]
Pourquoi l'espace est-il silencieux ? C'est presque le vide, donc rien ne peut transporter les vibrations. Le son a besoin d'un milieu : un gaz, un liquide ou un solide.[5]
Un son plus aigu a… une fréquence plus élevée. La hauteur dépend de la fréquence, mesurée en hertz.[2]
Environ combien de décibels fait une conversation normale ? 60 dB. Un chuchotement fait environ 20 dB, une conversation normale environ 60 dB.[3]
Pourquoi le téléphone à ficelle a-t-il arrêté de marcher quand la ficelle s'est détendue ? La ficelle détendue ne pouvait pas transmettre les vibrations. Une ficelle tendue transmet les vibrations.[1]

Pour aller plus loin

Collez l'oreille à un bout d'une longue table pendant qu'un camarade tapote doucement l'autre bout. Est-ce plus fort à travers la table ou à travers l'air ? Pourquoi ?

Sources utilisées dans cette leçon

[1] College Physics 2e, 17.1 Sound (OpenStax, Rice University): fiabilité Élevée
[2] College Physics 2e, 17.2 Speed of Sound, Frequency, and Wavelength (OpenStax, Rice University): fiabilité Élevée
[3] College Physics 2e AP, 17.3 Sound Intensity and Sound Level (OpenStax, Rice University): fiabilité Élevée
[4] The Sound So Loud That It Circled the Earth Four Times (Nautilus (science magazine)): fiabilité Assez élevée
[5] Data Sonifications (NASA Science): fiabilité Élevée

Liste complète avec liens et une note sur la fiabilité de chaque source: echoesof.science/school/fr/sound/sources/

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