03/06/18 totoyoyo 1 0
Le tube de Kundt
Réalisation Margaux Khalil (École Estienne), Julien Bobroff et Frédéric Bouquet (Laboratoire de Physique des solides, Université Paris-Sud et CNRS). Toutes les informations et les autres projets sur opentp.fr
Niveau : Moyen
5 jours
Construire un tube de Kundt pour mettre en évidence les ondes stationnaires
Principe physique
Le haut-parleur émet une onde incidente qui se réfléchie à la sortie du tube. La somme de l’onde incidente et de l’onde réfléchie forme une onde stationnaire. Les ondes stationnaires sont caractérisées par des minimums et des maximums qui sont appellés respectivement noeuds et ventres.
On appelle fréquence de résonance la fréquence à laquelle les noeuds de l’onde stationnaire sont minimums et les ventres maximums. Ces fréquences sont des caractéristiques du tube de Kundt et permettent de décrire les modes de resonnances du tube ainsi que la forme de l’onde stationnaire. On identifie le numéro d’un mode en comptant le nombres de ventres pleins.
- Hauts parleurs
- Oscilloscope
- Fils électriques
- Microphone
- Tube
- Générateur basse fréquence (GBF)
- Tige
Matériel
Attention : Le micro doit être de petite taille par rapport au diamètre tube, sinon il va modifier la forme des ondes.
Construction du tube de Kundt
Le montage est assez simple, d’un côté du tube il faut mettre le haut parleur et de l’autre faire rentrer le micro accroché au bout de la tige.
Ensuite il faut relier le GBF au haut-parleur et à l’oscilloscope et le micro à l’oscilloscope.
Trouver les fréquences de résonance
- On place notre micro à la sorti du tube (ouvert), de cette manière il sera sur un noeud quelque soit la fréquence.
- On fait varier la fréquence (sur le domaine de l’audible)
- Lorsque l’intensité affichée sur l’oscilloscope est minimale on note la fréquence, c’est une des fréquences de résonances.
Peut-on trouver une formule simple qui relie ces fréquences entre elle ?
Mise en évidence des ondes stationnaires
- On se place à une fréquence quelconque (mais marche mieux si on se place à une des fréquences de résonance).
- On déplace le micro dans le tube
- On regarde sur l’oscilloscope l’intensité délivrée par le micro
Dessiner l’évolution de l’intensité dans le tube pour plusieurs fréquences. Qu’observe-t’on ?
Mesure de la célérité du son dans l'air à l'aide des ondes stationnaires
- A l’aide de la relations liant la fréquence à la célérité (\( f=n*c/2L\ ) tracer la fréquence en fonction du nombre de ventre.
- La pente de la droite correspond à la valeur c/2L, en connaissant la longueur du tube nous connaissons la célérité.
- Donner la valeur de la célérité et la comparer à la valeur thérorique.
Essayer de trouver une autre méthode pour trouver la valeur de c avec un haut-parleur et un micro.
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