On souhaite mesurer la vitesse du de propagation du son dans l'air grâce à des capteurs. L'idée générale est de placer deux capteurs séparés d'une distance d et de mesurer le temps ∆t que met le son pour parcourir cette distance. La vitesse de propagation du son pourra alors être calculée à partir de l'expression de la vitesse vu au collège : V = d / ∆t

Mesure expérimentale de la vitesse du son

Utilisation de deux microphones

Les capteurs seront deux micros. Afin de repérer les moments précis où le son les "traverse", nous allons les relier à une carte d'acquisition (SYSAM) dont le logiciel (Mesure électrique) affichera les mesures.
Le professeur commencera par vous montrer les branchements puis le paramétrage du logiciel.

Questions :

1. Pourquoi, dans l'expression de la vitesse, est-il noté "∆t" et non pas "t" ?
2. Décrire la façon dont les micros doivent être branchés sur la carte d'acquisition.
3. Donner les étapes nécessaires pour paramétrer le logiciel "Mesure électrique".
4. Séparer les micros d'une distance, connue précisément, comprise entre 1,4 et 1,6m.
5. Déterminer la vitesse du son.
6. Comparer la vitesse obtenue à la vitesse théorique

Utilisation de deux smartphones ou tablettes

On peut utiliser nos appareils du quotidien pour mesurer la vitesse du son. Ceci pourra être réalisé à la maison pour les plus curieux. Pour cela voir le protocole sur la vidéo suivante :

L'une des expériences historiques permettant de déterminer la vitesse du son dans l'air a été réalisée par François Arago, Louis Joseph Gay-Lussac et Gaspard de Prony en 1822 près de Paris sur ordre du Bureau des Longitudes. Présenté ci-dessous, l'extrait du traité élémentaire de physique (1836) de Monsieur l'abbé Pinault relate cette expérience :
« Les deux stations que l'on avait choisies étaient Villejuif et Montlhéry. À Villejuif, le capitaine Boscary fit déposer, sur un point élevé, une pièce de six¹, avec des gargousses² de deux et trois livres de poudre. À Montlhéry, le capitaine Pernetty fit déposer une pièce de même calibre, avec des gargousses de même poids. Les expériences furent faites de nuit et commencèrent à onze heures du soir, le 21 et le 22 juin 1822. De Villejuif on apercevait très distinctement le feu de l'explosion de Montlhéry et vice versa : le ciel était serein et à peu près calme. La température de l'atmosphère était de 15,9 degrés Celsius. Les coups de canon des deux stations opposées étaient réciproques, afin que les résultats ne fussent pas influencés par le vent. Chacun des observateurs notait sur son chronomètre le temps qui s'écoulait entre l'apparition de la lumière et l'arrivée du son. On peut prendre 54,6 secondes pour le temps moyen que le son mettait à passer d'une station à l'autre. Les deux canons étaient à une
distance de 9 549,6 toises³. »

¹ Pièce de canon.
² Charge de poudre contenue dans une enveloppe de tissu ou de papier au diamètre de la chambre du canon.
³ Unité de longueur ancienne qui correspond à 1,949 m.