On étudie un dispositif simple qui permet de mesure la vitese du son dans l'air.
Un haut-parleur génère une onde plane sinusoïdale de fréquence N. Un microphone à électret, placé à la distance d0 du haut-parleur est relié à la voie Y1 d'un oscilloscope.Ce signal sert également à déclancher la base de temps.
Un second microphone situé à la distance x du premier peut se déplacer le long d'une règle graduée.
Son signal est appliqué sur la voie Y2.
Comme la célérité du son est c, le décalage temporel entre les deux microphones est Δt = x / c.
Le signal de la voie Y1 est y1 = A.sin(2πN.t + φ).
Le signal de la voie Y2 est y2 = A.sin(2πN.(t − x / c) + φ).
Pour une onde plane, on a un amortissement fonction de la distance
de la forme e−µx.
Quand les signaux sont en phase
sur l'écran, c'est que le déphasage réel est égal à n fois 2π.
Donc 2π.n = 2π.N.x / c et c = N.x / n.
Utilisation
Avec la souris, régler la position verticale des traces, le gain et la vitesse de balayage pour déterminer au mieux le déphasage entre les signaux.
Avec le curseur, déplacer le microphone M2 pour que le signal correspondant soit en phase avec celui du premier.
En déduire la valeur de la célérité du son dans l'air.