L'Écho de la Montagne : Combien de Temps pour que le Son Voyage ?
Le son, un voyageur pas si rapide !
Quand tu cries dans une grande vallée, tu entends parfois ta voix te revenir : c'est l'écho ! Cela se produit parce que le son que tu as émis voyage, rebondit sur la montagne, et revient jusqu'à tes oreilles. Le son ne se déplace pas instantanément, il a une certaine vitesse. Connaître cette vitesse et la distance jusqu'à la montagne nous permet de calculer combien de temps il met pour faire l'aller-retour. C'est ce que nous allons explorer !
L'Aventure de Zoé en Montagne
- La distance entre Zoé et la paroi rocheuse est de \(680 \, \text{mètres (m)}\).
- La vitesse du son dans l'air est d'environ \(340 \, \text{mètres par seconde (m/s)}\).
Schéma : Zoé et l'écho de la montagne
Le son du cri de Zoé voyage jusqu'à la paroi et revient sous forme d'écho.
Questions à traiter
- Pour que Zoé entende l'écho, quelle distance totale le son doit-il parcourir ? (Attention, il y a un aller et un retour !)
- Rappelle la formule qui lie la vitesse (\(v\)), la distance (\(d\)) et le temps (\(t\)). Comment peux-tu utiliser cette formule pour calculer le temps ?
- Calcule le temps total (\(t\)) que mettra le son pour faire l'aller-retour entre Zoé et la paroi rocheuse. Donne ta réponse en secondes (s).
- Si Zoé était plus proche de la paroi, par exemple à \(340 \, \text{m}\), le temps pour entendre l'écho serait-il plus court ou plus long ? Calcule ce nouveau temps.
- La lumière voyage beaucoup plus vite que le son (presque instantanément sur de courtes distances). Si Zoé faisait un grand geste en même temps qu'elle crie, verrait-elle le geste d'une personne sur la paroi avant d'entendre son propre cri en écho ? Explique.
Correction : L'Écho de la Montagne
Question 1 : Distance totale parcourue par le son
Réponse :
Le son part de Zoé, va jusqu'à la paroi (aller), puis revient de la paroi jusqu'à Zoé (retour). La distance entre Zoé et la paroi est de \(680 \, \text{m}\).
Question 2 : Formule de la vitesse et calcul du temps
Réponse :
La formule qui lie la vitesse (\(v\)), la distance (\(d\)) et le temps (\(t\)) est :
Pour calculer le temps (\(t\)), on peut réarranger cette formule :
Question 3 : Temps total pour l'aller-retour du son
Données :
- Distance totale (\(d_{\text{total}}\)) : \(1360 \, \text{m}\) (calculée à la question 1)
- Vitesse du son (\(v_{\text{son}}\)) : \(340 \, \text{m/s}\)
Calcul :
Quiz Intermédiaire 1 : Si le son voyage à \(300 \, \text{m/s}\) et parcourt \(600 \, \text{m}\), combien de temps met-il ?
Question 4 : Temps pour l'écho si Zoé est plus proche
Nouvelles données :
- Nouvelle distance Zoé-paroi : \(340 \, \text{m}\)
- Vitesse du son (\(v_{\text{son}}\)) : \(340 \, \text{m/s}\)
Calcul de la nouvelle distance totale pour l'écho :
Calcul du nouveau temps :
Si Zoé était plus proche (\(340 \, \text{m}\)), le temps pour entendre l'écho serait plus court (\(2 \, \text{s}\) au lieu de \(4 \, \text{s}\)).
Question 5 : Voir avant d'entendre
Réponse :
Oui, Zoé verrait le geste d'une personne sur la paroi bien avant d'entendre son propre cri en écho (ou le son du geste si la personne en faisait un en même temps).
Cela s'explique par la différence énorme entre la vitesse de la lumière et la vitesse du son :
- La lumière voyage extrêmement vite (environ \(300 \, 000 \, 000 \, \text{m/s}\) dans le vide, et presque aussi vite dans l'air). Sur une distance de \(680 \, \text{m}\), le temps que met la lumière pour aller de la paroi à Zoé (ou de Zoé à la paroi) est pratiquement instantané (beaucoup moins qu'un millième de seconde).
- Le son, lui, voyage beaucoup plus lentement (\(340 \, \text{m/s}\)). Comme calculé, il met plusieurs secondes pour faire l'aller-retour.
C'est pour la même raison que lors d'un orage, on voit l'éclair (lumière) avant d'entendre le tonnerre (son).
Quiz Intermédiaire 2 : Le son voyage plus vite dans :
Quiz Rapide : Testez vos connaissances (Récapitulatif)
1. Pour calculer le temps de propagation du son, si on connaît la distance et la vitesse, on fait :
2. Un écho est un son qui a été :
3. Si la vitesse du son est de \(340 \, \text{m/s}\), cela signifie que le son parcourt :
Glossaire
- Son
- Vibration qui se propage sous forme d'ondes à travers un milieu (comme l'air, l'eau, ou un solide) et qui peut être perçue par l'oreille.
- Propagation du son
- Le fait que le son se déplace d'un point à un autre.
- Vitesse du son (\(v\))
- Rapidité à laquelle le son se déplace dans un milieu donné. Dans l'air, à température ambiante, elle est d'environ \(340 \, \text{m/s}\).
- Distance (d)
- Longueur du trajet parcouru par le son.
- Temps (t)
- Durée que met le son pour parcourir une certaine distance.
- Écho
- Répétition d'un son causée par la réflexion des ondes sonores sur une surface (comme une montagne ou un mur).
- Mètre par seconde (\(\text{m/s}\))
- Unité de mesure de la vitesse. Indique le nombre de mètres parcourus en une seconde.
- Lumière
- Forme d'énergie qui nous permet de voir. Elle voyage beaucoup plus vite que le son.
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