Les grands dauphins sont capables de produire et de capter un signal sonore grâce à différents organes situés dans leur tête.
Le signal sonore est émis par les muscles de l'évent, puis amplifié par le melon. Il se propage dans l'eau et peut être réfléchi par un obstacle tel qu'un banc de poissons. La mâchoire inférieure du dauphin reçoit le signal réfléchi et le transfère à l'oreille interne.
Dans l'oreille interne, des cellules spécifiques, appelées « cellules ciliées », se déplacent sous l'action du signal sonore. Ce mouvement des cellules ciliées entraîne la création d'un courant électrique transmis au cerveau via le nerf auditif. C'est ainsi que le dauphin peut localiser le banc de poissons, on parle d'écholocation.
Données :
- La vitesse du son dans l'océan varie en fonction de la profondeur. Le tableau suivant regroupe quelques valeurs.
| Profondeur (m) | 50 | 100 | 200 | 300 | 400 |
| Vitesse du son (m/s) | 1 520 | 1 515 | 1 510 | 1 505 | 1 500 |
- Domaines de fréquences des signaux sonores pour l'être humain :
Parmi les propositions suivantes, quelles sont les deux affirmations qui sont exactes ?
Le grand dauphin est capable d'émettre des signaux sonores et il est capable de capter des signaux sonores.
Un signal de fréquence 50 kHz émis par un grand dauphin peut-il être entendu par un plongeur évoluant à proximité ? Justifier.
Les sons audibles ont des fréquences comprises entre 20 Hz et 20 kHz. Or, 50 kHz est supérieur à 20 kHz : un signal de fréquence 50 kHz émis par un grand dauphin ne peut pas être entendu par un plongeur évoluant à proximité.
Quel est le schéma qui représente correctement la conversion d'énergie qui a lieu dans l'oreille interne du grand dauphin ?
Les cellules cillées convertissent l'énergie mécanique, transportée par le signal sonore, en énergie électrique transportée par le nerf auditif. D'où le schéma suivant :
La courbe suivante indique le seuil de perception sonore d'un grand dauphin en fonction de la fréquence du signal. Le seuil de perception est le niveau sonore minimal, exprimé en décibels (dB), pour qu'un signal soit perçu.
Un grand dauphin perçoit-il plus facilement les signaux de faible fréquence ou les signaux de haute fréquence ?
On observe sur la courbe que, pour une fréquence inférieure à 20 kHz, le seuil de perception sonore diminue lorsque la fréquence augmente. Ainsi, pour une fréquence inférieure à 20 kHz, un grand dauphin perçoit plus facilement les signaux de haute fréquence.
Le sonar d'un navire émet un signal de fréquence 20 kHz, dont l'intensité sonore est de 70 dB, lorsqu'il parvient à proximité d'un groupe de grands dauphins.
D'après le graphique précédent, ce signal peut-il perturber le groupe de dauphins ?
Pour une fréquence inférieure à 20 kHz, le seuil de perception sonore est de 48 dB :
Un signal de fréquence 20 kHz, dont l'intensité sonore est de 70 dB, est donc audible pour les dauphins. Ainsi, ce signal peut perturber le groupe de dauphins.
Parmi les relations suivantes, laquelle permet de calculer la vitesse d'une onde sonore ?
La relation qui permet de calculer la vitesse d'une onde sonore est v=\dfrac{d}{t}.
Un grand dauphin nageant à 100 m de profondeur émet un signal sonore. Il localise ainsi un banc de poissons évoluant à la même profondeur grâce à un signal reçu 106 ms après l'avoir émis.
Quelle est la distance d qui sépare le grand dauphin du banc de poissons ?
Ici, le signal reçu par le dauphin a effectué un aller-retour entre le dauphin et le banc de poissons. La distance qu'il a parcourue est donc :
D=2\times d
On a donc :
v=\dfrac{D}{t}
v=\dfrac{2 \times d}{t}
Soit :
d=\dfrac{v \times t}{2}
D'où l'application numérique :
d=\dfrac{1 \ 515 \times 0{,}106}{2}
d=80{,}3 \text{ m}