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Dernière modification : 12/10/2026 - Conforme au programme 2026-2027
Sans écho
Pour mesurer la vitesse de propagation du son, on peut visualiser sur un ordinateur ou un oscilloscope la durée qui sépare la réception d'un signal sonore par deux récepteurs placés à des distances différentes de l'émetteur.
Deux capteurs de son sont espacés avec une distance d=5{,}0\ \text{m} dans l'air. Ils sont reliés à un oscilloscope qui mesure la tension à leurs bornes.
On émet un son dans l'axe des deux capteurs et on enregistre les signaux :
L'oscillogramme obtenu est le suivant :
Déterminer la vitesse de propagation du son dans l'air.
Donnée : Calibre horizontal : 5{,}0 \text{ ms/div}
Rappeler l'expression de la vitesse de propagation du son
On rappelle l'expression de la vitesse de propagation du son.
Ici, le son est reçu successivement par les deux récepteurs. L'expression de la vitesse de propagation du son est donc la suivante :
v_{(\text{m.s}^{-1})}=\dfrac{d_{(\text{m})}}{t_{(\text{s})}}
Où :
- d est la distance qui sépare les deux récepteurs ;
- t est le retard entre les deux réceptions du son.
Repèrer la distance
On repère la distance qui sépare les deux récepteurs.
Ici, la distance entre les deux récepteurs est d=5{,}0\ \text{ m}.
Mesurer le retard
On mesure le retard entre les deux réceptions du son (à l'aide de graduations, d'une échelle ou des réglages de l'oscilloscope).
Sur l'oscillogramme, on repère que le retard qui sépare les deux réceptions du son correspond à 3 divisions. Avec l'échelle donnée (5{,}0 \text{ ms/div}), le retard est donc :
t=3 \times 5{,}0 = 15{,}0 \text{ ms}
Convertir éventuellement
La distance et la durée doivent être exprimée avec leurs unités légales :
- la distance en mètres (\text{m}) ;
- la durée en secondes (\text{s}).
Le cas échéant, on convertit ces données.
Le retard déterminé précedemment est exprimé en millisecondes ( \text{ms}), on le convertit donc en secondes ( \text{s}) :
t= 15{,}0 \text{ ms}= 15{,}0.10^{-3} \text{ s}
Effectuer l'application numérique
On effectue l'application numérique, le résultat obtenu étant la vitesse de propagation du son dans le milieu considéré et devant être écrit avec autant de chiffres significatifs que la donnée qui en a le moins.
On a donc :
v_{(\text{m.s}^{-1})}=\dfrac{5{,}0}{15{,}0.10^{-3}}
v=3{,}3.10^2 \text{ m.s}^{-1}
Avec écho
Pour mesurer la vitesse de propagation du son, on peut utiliser un capteur qui regroupe un émetteur et un récepteur de sons. Il faut alors placer un obstacle sur le parcours du son. Connaître la distance qui sépare le capteur et l'obstacle et la durée qui sépare l'émission et la réception du son permet de déterminer sa vitesse de propagation.
Un ensemble émetteur - récepteur de sons est placé à une distance d=17{,}0\ \text{ cm} d'un obstacle réfléchissant.
La durée mesurée qui sépare l'émission et la réception du son est alors t=1{,}0\ \text{ ms}.
Déterminer la vitesse de propagation du son dans l'air.
Rappeler l'expression de la vitesse de propagation du son
On rappelle l'expression de la vitesse de propagation du son lorsque celui-ci subit un écho (ou réflexion).
Ici, le son doit parcourir deux fois la distance d pour pouvoir être capté par le récepteur. L'expression de la vitesse de propagation du son est donc la suivante :
v_{(\text{m.s}^{-1})}=\dfrac{2\times d_{(\text{m})}}{t_{(\text{s})}}
Où :
- d est la distance qui sépare l'ensemble émetteur - récepteur et l'obstacle ;
- t est la durée qui sépare l'émission et la réception du son.
Repérer la distance et la durée
On repère la distance qui sépare les deux récepteurs et la durée qui sépare l'émission et la réception du son.
Ici :
- la distance entre les deux récepteurs est d=17{,}0\ \text{ cm} ;
- la durée qui sépare l'émission et la réception du son est t=1{,}0\ \text{ ms}.
Convertir éventuellement
La distance et la durée doivent être exprimées avec leurs unités légales :
- la distance en mètres (\text{m}) ;
- la durée en secondes (\text{s}).
Le cas échéant, on convertit ces données.
La distance étant exprimée en centimètres ( \text{cm}), on la convertit donc en mètres ( \text{m}) :
d= 17{,}0 \text{ cm}= 17{,}0.10^{-2} \text{ m}
La durée étant exprimée en millisecondes ( \text{ms}), on le convertit donc en secondes ( \text{s}) :
t= 1{,}0 \text{ ms}= 1{,}0.10^{-3} \text{ s}
Effectuer l'application numérique
On effectue l'application numérique, le résultat obtenu étant la vitesse de propagation du son dans le milieu considéré et devant être écrit avec autant de chiffres significatifs que la donnée qui en a le moins.
On a donc :
v_{(\text{m.s}^{-1})}=\dfrac{2 \times 17{,}0.10^{-2}}{1{,}0.10^{-3}}
v=3{,}4.10^2 \text{ m.s}^{-1}