Expérience - matériel actuel

Après avoir effectué une expérience avec le matériel ancien, nous nous sommes tournés vers le moderne.

Le but de cette expérience est donc de retrouver la fréquence propre du résonateur UT4 à l'aide du matériel actuel, puisqu'en effet chaque résonateur est spécifique à une note de musique. La "spécificité" étant due au phénomène de résonance, on peut affirmer que la fréquence propre de la sphère est égale à celle de la note de musique.


Voici le matériel dont nous disposons ; un GBF qui émet un signal à une fréquence donnée que nous pouvons faire varier. Ce signal est ensuite converti en son et amplifié par un haut-parleur. Le son passe à travers le résonateur et est alors récupéré par un microphone, lui-même relié à une interface qui renvoie les informations vers un ordinateur. Voici un schéma illustrant la disposition du matériel :

 

 

Mais quelles sont les différentes fonctions de ces appareils ?
 - Tout d'abord l'interface ; cet appareil a un rôle très important pour notre expérience. En effet, il joue un rôle de convertisseur des données numériques en données analogiques ou l'inverse.
                                                              analogique/numérique ?

Une grandeur est dite analogique si elle varie de façon continue. Exemple : la taille d’un homme, car nous grandissons de façon continue.

Autre exemple : la tension électrique aux bornes d’une alimentation ajustable.

Par contre, l’outil informatique utilise le monde du tout ou rien, du vrai ou du faux, du 0 et du 1 : c'est-à-dire que l’information est codée; à partir d’octet, une série de 8 chiffres qui peuvent être 0 ou 1. C’est le monde du numérique.

 

Donc pour notre expérience, l'interface va jouer le rôle d'un convertisseur analogique/numérique : ainsi, la résonance intervenant ou non avec la sphère va être transformée en données numériques afin que l'ordinateur puisse les comprendre.

- GBF : Générateur Basse Fréquence, il nous est très utile pour le choix d'une fréquence précise.

- le Microphone : permet de capter le son émis.

- le Haut-parleur : permet d'augmenter ou de diminuer la puissance du son émis.

- l'Oscilloscope : nous permet de déterminer manuellement (sans l'aide de l'ordinateur) la fréquence.

 

- l'Ordinateur : aura pour rôle de recevoir les données via l'interface, et de les traiter grâce au logiciel Latis-Pro.

 

Voici une courbe obtenue à l'aide du logiciel Latis-Pro :

 

   Sur cette courbe, nous identifions le motif élémentaire : à l'aide d'un réticule, nous pouvons déterminer la période de ce motif : nous pouvons alors retrouver la fréquence propre du UT4.
La période étant de 1.9 ms, on trouve à l'aide de la formule f=1/T (la fréquence est l'inverse de la période) :
     fréquence propre expérimentale du UT4 = 1/1.9 ms = 0.526kHz = 526Hz.

or fréquence du UT4 = 523Hz.
  

Voici le calcul de l'écart relatif : (526-523)/523 = 0,3 %

L'écart relatif étant le rapport de la différence entre la valeur théorique et la valeur calculée sur la valeur calculée, le tout en valeur absolue et s'exprimant en pourcentage, on trouve 0,4 %.

or 0,3% < 5%

     L'écart relatif étant inférieur à 5 %, on peut conclure que cette courbe nous a permis de retrouver la fréquence propre du UT4.

    Vérifions cela avec le tableau suivant pris dans un manuel de physique de Terminale, le Ut4 correspond au Do4 qui a une fréquence de 523Hz.Nous avons trouvé 526Hz, en tenant compte de l'écart relatif, le résultat trouvé est donc correct.

 

 

 

 

Créer un site gratuit avec e-monsite - Signaler un contenu illicite sur ce site

×