L’objectif de cet exercice est de mesurer la vitesse du son dans l’air en utilisant l’intercorrélation.
Préambule¶
La mesure de la vitesse du son est une expérience qui remonte à plusieurs siècles. Dès le XVIIe siècle, des scientifiques comme Isaac Newton et Robert Boyle ont commencé à étudier les propriétés acoustiques du son. En 1660, le physicien et astronome irlandais Robert Boyle a réalisé l’une des premières expériences de mesure de la vitesse du son en plaçant des spectateurs à des distances variables d’un canon. En observant la différence de temps entre l’impact visuel et sonore de la détonation, Boyle a pu estimer la vitesse du son à environ 332 m/s.
Au XVIIIe siècle, le scientifique français Pierre-Simon Laplace a proposé une méthode pour mesurer la vitesse du son en utilisant des réflexions sonores. Cette technique a été perfectionnée par d’autres scientifiques, notamment Ernst Chladni et Charles Wheatstone, qui ont utilisé des plaques de verre et des tuyaux résonateurs.
Au XIXe siècle, le physicien allemand Ernst Mach a utilisé des tambours tournants pour mesurer la vitesse du son dans différents gaz, tandis que le scientifique britannique Lord Rayleigh a étudié la propagation du son dans l’air et l’eau.
Aujourd’hui, la mesure de la vitesse du son est effectuée à l’aide de technologies modernes, telles que des microphones, des ordinateurs et des capteurs de pression. Cette mesure est utilisée dans de nombreux domaines, notamment l’aéronautique, l’acoustique architecturale et la médecine.
Matériel nécessaire¶
Pour réaliser ce TP, vous avez besoin du matériel suivant :
un haut-parleur ;
deux microphones ;
une règle ;
un ordinateur avec Python ;
le module sound.py à enregistrer dans le dossier contenant votre notebook.
Réalisez ensuite les branchements suivants (cf. Figure 1) :
haut-parleur branché sur la sortie enceinte de l’ordinateur ;
microphones branchés sur l’adaptateur (cela permet d’aiguiller le son du premier microphone sur le canal gauche et le son du second microphone sur le canal droit) ;
adaptateur branché sur l’entrée microphone de l’ordinateur.
Figure 1:Maquette du TP.
Mesure de la vitesse du son¶
En plaçant les deux microphones à une distance différente du haut-parleur, le son produit par celui-ci sera capté à des instants différents par les deux microphones. Comment obtenir alors une mesure de la vitesse du son ?
Quel outil vu en cours permet de déduire le décalage temporel entre les deux sons acquis par les microphones ?
Effectuer une acquisition à l’aide de la fonction
sound.play_and_record. L’aide de la fonction est accessible avec l’instructionhelp(sound.play_and_record).Comment peut-on effectuer la mesure du son sans utiliser le haut-parleur ?