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Vidéo question :: Déterminer la distance entre les centres d’une raréfaction et d’une compression Physique • Deuxième année secondaire

Une source sonore génère 90 oscillations toutes les trois secondes. Étant donné que les ondes sonores se déplacent à 340 m/s dans l’air, calculez la distance entre les centres d’une raréfaction et d’une compression successive.

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Transcription de la vidéo

Une source sonore génère 90 oscillations toutes les trois secondes. Étant donné que les ondes sonores se déplacent à 340 mètres par seconde dans l’air, calculez la distance entre les centres d’une raréfaction et d’une compression successive.

Pour commencer, rafraîchissons nos mémoires sur les propriétés des ondes sonores. Une onde sonore est une onde longitudinale, ce qui signifie que son milieu - dans ce cas, l’air - oscille parallèlement à la direction de propagation globale de l’onde. Nous pouvons faire un schéma pour illustrer cela. Les ondes sonores se déplacent dans un milieu comme l’air à l’aide de différences de pression qui font osciller les molécules d’air dans la même direction que l’onde.

La raréfaction fait référence aux zones de l’onde à faible densité de particules, et la compression fait référence aux zones à forte densité de particules. Rappelons que la longueur d’onde d’une telle onde, représentée par 𝜆, désigne la distance entre les centres de compression successifs ou les centres de raréfaction successifs. Mais dans cette question, on nous a demandé de trouver la distance entre les centres d’une raréfaction et d’une compression successive, donc ce serait la moitié d’une longueur d’onde, ou 𝜆 divisé par deux.

Maintenant, regardons les valeurs qui nous ont été données dans la question. On nous donne la vitesse d’une onde sonore ainsi que le nombre d’oscillations que cette onde produit en trois secondes. Avec ces informations, nous pouvons calculer la fréquence de l’onde. La fréquence, 𝑓, donne le nombre de cycles d’ondes complets par seconde, nous avons donc que 𝑓 est égal à 90 cycles divisés par trois secondes, ce qui est égal à 30 cycles par seconde, ou 30 hertz. À ce stade, il sera utile de rappeler la formule de la vitesse des ondes: 𝑣 est égal à 𝑓 fois 𝜆, avec 𝑣 la vitesse de l’onde, 𝑓 sa fréquence et 𝜆 sa longueur d’onde.

Pour répondre à cette question, nous devrons trouver la longueur d’onde, réorganisons donc cette équation pour faire de 𝜆 le sujet. Pour ce faire, nous divisons simplement les deux côtés par 𝑓 de sorte que la fréquence s’annule au numérateur et au dénominateur, laissant 𝜆. Ainsi, l’expression peut s’écrire comme 𝜆 égale 𝑣 divisé par 𝑓. Nous devons également nous rappeler que cette question demande la moitié d’une longueur d’onde. Nous voulons vraiment trouver 𝜆 divisé par deux, divisons donc les deux côtés de cette équation par deux.

Nous pouvons maintenant utiliser les valeurs de 𝑣 et 𝑓. Mais avant de calculer, prenons un moment pour vérifier les unités ici. Nous avons des mètres par seconde divisés par des hertz. Rappelons que le hertz équivaut à l’inverse d’une seconde. Ainsi, les unités par seconde s’annuleront au numérateur et au dénominateur, ne laissant que des mètres. C’est un bon signe, car la longueur d’onde est une mesure de distance.

Enfin, avec une calculatrice, nous obtenons un résultat de 5,666 et cetera. En choisissant d’arrondir à deux décimales, nous avons notre réponse finale. La distance entre les centres d’une raréfaction et d’une compression successive dans cette onde sonore est de 5,67 mètres.

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