TPE

Les ondes sonores

Problématique

En quoi les ondes sonores nous sommes t'elles utiles ?

I. Qu’est-ce qu’une onde sonore et comment la

perçoit-t-on ?

Sommaire• I. Qu’est-ce qu’une onde sonore et comment la perçoit-t-on

? 1) L'onde sonore.

Le son

Amplitude et intensité du son

Fréquence et période

2) Fonctionnement du système auditif.

L'oreille externe

L'oreille moyenne

L'oreille interne

• II. Utilisations chez l'hommes.1) médecine : échographie

2) en physique : le radar de vitesse (effet Doppler)

III.Utilisations chez les mammifères 1) Les Animaux marins : le dauphin

2)Les Animaux aérien : la chauve-souris

3) Les Animaux terrestres : l'éléphant

1) Les onde sonores

Le son

• Le son est une sensation auditive due à une vibration acoustique (vibration de l’air)

• Il est émis par un émetteur et reçu par un récepteur • C’est une onde longitudinale

• Un son de fréquence inférieure à 20 Hz est appelé infrason et s’il est supérieur à 20000 Hz c’est un ultrason

Onde sonore

amplitude

périodecrête

temps

Amplitude et intensité du son

• un son peut être fort ou doux

• Dans l'air cela correspond à des variations de pressions grandes ou petites selon que l'air est fortement comprimé ou non

• En acoustique, la force d’un son se mesure en décibel (dB)

• 2 sons de même intensité ajouté ne doublent pas l’intensité

•Zéro décibel correspond au minimum que l'oreille humaine peut percevoir, appelé seuil d’audibilité, et non à l'absence de sons

Pour calculer le niveau de bruit en

puissance, on utilise la formule suivante :

W0 = 10-12 W.m2

Pour calculer le niveau de bruit en pression,

on utilise la formule suivante :

P0 = 2.10-5 Pa

Fréquence

Par définition la fréquence ( notée f ) d'un phénomène périodique est le nombre de répétitions du signal, le

nombre de vibrations pendant 1 seconde.

3)La perception du son.

L’oreille possède deux fonction :

• L’audition

• L’équilibration

On lui distingue trois parties :

• L’oreille externe

• L’oreille moyenne

• L’oreille interne

L’oreille externe

Elle comprend deux segments:• Le pavillon de l’oreille • Le conduit auditif

L’oreille externe se termine à partir de la membrane du

Tympan.

L’oreille moyenne

• La caisse du tympan est traversée par la chaîne des osselets, composée de trois os : le marteau, l’enclume et l’étrier.

• Ces trois os forment une chaîne continue entre le tympan qui les sépare de l’oreille externe, et la fenêtre ovale qui les sépare de l’oreille interne.

L’oreille interne

• Elle est située dans le rocher, en dedans de la caisse tympanique. Elle est composée du labyrinthe et du limaçon.

• Le labyrinthe est formé de 2 sacs : l’utricule et le saccule qui lui succède et qui communique avec le limaçon.

• Le limaçon appelé également cochlée est une cavité enroulée en colimaçon.

Canal semi-circulaire externe

Canal semi-circulaire supérieur

Saccule

Canal semi-circulaire postérieur

Limaçon

Partie enroulée du limaçon

Partie non enroulée du limaçon

Utricule

Canal endolymphatique

Détails de l’oreille interne

II. Utilisations

1) L'échographie

L'échographie utilise le principe des ultrasons.

2) Radar de vitesse

Il existe deux types de radars, ceux qui mesure la vitesse par l'effet Doppler et ceux qui la déduisent d'une

succession de mesure de distance (les jumelles laser).

L’effet doppler

• C’est la variation apparente de la fréquence d'une onde émise par une source en mouvement par rapport à un observateur ou l’inverse

• HISTORIQUE:Cet effet fut découvert par un physicien autrichien, Christian DOPPLER. En 1842, il publia un article décrivant ce phénomène et 3 ans plus tard une expérience confirma sa théorie : 15 trompettistes furent placés dans un train et les expérimentateurs se placèrent au bord de la voie. Quand le train arriva, les trompettes retentirent et la hauteur des sons émis sembla diminuer quand le train fut passé comme l'avait prédit Doppler.

DESCRIPTION DE L'EFFET

• Quand une source sonore se rapproche d'un observateur il y a une compression des ondes sonores ; la longueur d'onde perçue est plus courte et le son émis semble plus aigu. Quand une source sonore s'éloigne d'un observateur il y a une décompression des ondes sonores ; la longueur d'onde perçue est plus longue et le son émis semble plus grave.

III. Utilisations chez les mammifères

1) Le Dauphin

Représentation de l’utilisation du sonar :

La chauve-souris

Représentation du système d'écholocalisation :

http://www.google.fr/imgres?q=les+chauves+souris+ondes&hl=fr&tbo=d&biw=1920&bih=1016&tbm=isch&tbnid=jZcrJvNmkrvGbM:&imgrefurl=http://askabiologist.asu.edu/%25C3%25A9cholocation-0&docid=8o46HK_wAeBngM&imgurl=http://askabiologist.asu.edu/sites/default/files/echolocation.jpg&w=550&h=299&ei=F_XmUKTdKuG60QW6sYDoCQ&zoom=1&iact=hc&vpx=570&vpy=143&dur=91&hovh=165&hovw=305&tx=137&ty=73&sig=106251530888933272456&page=1&tbnh=143&tbnw=269&start=0&ndsp=63&ved=1t:429,r:3,s:0,i:94

L'éléphant

L’Éléphant utilise les ondes sonores principalement pour interagir avec les autres troupeaux.