L'Écho de l'Orage : À Quelle Distance ?
Éclair et tonnerre : un duo décalé !
Lors d'un orage, tu as sûrement remarqué que tu vois l'éclair bien avant d'entendre le grondement du tonnerre. Ce n'est pas une illusion ! La lumière et le son ne voyagent pas à la même vitesse. La lumière est extrêmement rapide, tandis que le son, bien que rapide, prend un peu plus son temps. Ce décalage peut nous aider à estimer à quelle distance l'orage se trouve.
Mission : Estimer la distance d'un orage
Voici les informations que nous allons utiliser :
La formule qui relie la distance (\(d\)), la vitesse (\(v\)) et le temps (\(t\)) est : \(d = v \times t\)
Schéma : L'éclair et le tonnerre
Léo voit l'éclair puis entend le tonnerre. Le son met du temps à lui parvenir.
Questions à résoudre
- Qu'est-ce que le son ? Comment se propage-t-il généralement pour arriver jusqu'à nos oreilles ?
- Explique avec tes mots pourquoi Léo voit l'éclair avant d'entendre le tonnerre, même s'ils sont produits en même temps par l'orage.
- Quelle est la vitesse du son dans l'air qui est donnée dans l'énoncé ? Exprime-la en mètres par seconde (\(\text{m/s}\)).
- En utilisant la formule \(d = v \times t\) :
- Identifie ce que représentent \(d\), \(v\), et \(t\) dans le contexte de notre problème.
- Calcule la distance \(d\) à laquelle se trouve l'orage par rapport à Léo. Donne ton résultat en mètres.
- Si Léo avait compté seulement \(2 \text{ secondes}\) entre l'éclair et le tonnerre, l'orage aurait-il été plus proche ou plus loin ? Justifie ta réponse (tu peux faire un petit calcul si tu veux).
Correction : L'Écho de l'Orage
Question 1 : Le son et sa propagation
Réponse :
Le son est une vibration qui se propage sous forme d'ondes. Pour arriver jusqu'à nos oreilles, ces vibrations se déplacent généralement dans l'air. La source du son (par exemple, les cordes vocales, un haut-parleur, le tonnerre) fait vibrer l'air autour d'elle, et ces vibrations se transmettent de proche en proche jusqu'à atteindre notre tympan, qui se met à vibrer à son tour. Notre cerveau interprète alors ces vibrations comme un son.
Question 2 : Décalage éclair-tonnerre
Réponse :
Léo voit l'éclair avant d'entendre le tonnerre parce que la lumière voyage beaucoup, beaucoup plus vite que le son. L'éclair et le tonnerre sont produits quasiment au même moment par l'orage. La lumière de l'éclair arrive presque instantanément à nos yeux, tandis que le son du tonnerre, plus lent, met un certain temps à parcourir la distance entre l'orage et nous.
Question 3 : Vitesse du son
Réponse :
La vitesse du son dans l'air donnée dans l'énoncé est de \(v_{\text{son}} = 340 \text{ m/s}\) (mètres par seconde).
Question 4 : Calcul de la distance de l'orage
Réponse a) Identification des termes :
Réponse b) Calcul de la distance :
Nous utilisons la formule \(d = v \times t\).
L'orage se trouve à une distance de \(1700 \text{ mètres}\) de Léo.
(On peut aussi dire \(1,7 \text{ kilomètres}\), car \(1000 \text{ m} = 1 \text{ km}\).)
Quiz Intermédiaire 1 : Si la vitesse du son était plus élevée (par exemple \(400 \text{ m/s}\) au lieu de \(340 \text{ m/s}\)), et que Léo compte toujours \(5 \text{ secondes}\), l'orage serait calculé comme étant :
Question 5 : Temps plus court
Réponse :
Si Léo avait compté seulement \(2 \text{ secondes}\), cela signifierait que le son aurait mis moins de temps pour lui parvenir. Comme la vitesse du son est constante (dans les mêmes conditions d'air), un temps plus court pour parcourir une distance signifie que la distance est plus petite.
Calcul pour \(t = 2 \text{ s}\) :
L'orage serait donc plus proche (\(680 \text{ m}\) au lieu de \(1700 \text{ m}\)).
Quiz Intermédiaire 2 : Le son se propage plus vite dans :
Quiz Rapide : Testez vos connaissances (Récapitulatif)
1. Le son est une :
2. Pour calculer la distance d'un orage en utilisant le décalage entre l'éclair et le tonnerre, on utilise principalement :
3. Si le temps entre l'éclair et le tonnerre est de \(10 \text{ secondes}\), et que la vitesse du son est de \(340 \text{ m/s}\), l'orage est à :
Glossaire
- Son
- Une vibration qui se propage sous forme d'onde à travers un milieu (comme l'air, l'eau, ou un solide) et qui peut être perçue par l'oreille.
- Vitesse du son (\(v_{\text{son}}\))
- La vitesse à laquelle les ondes sonores se déplacent dans un milieu donné. Dans l'air à température ambiante, elle est d'environ \(340 \text{ m/s}\).
- Onde sonore
- La manière dont une vibration sonore se propage. Elle transporte de l'énergie sans transporter de matière.
- Propagation du son
- Le déplacement du son à travers un milieu. Le son a besoin d'un milieu matériel pour se propager (il ne se propage pas dans le vide).
- Éclair
- Décharge électrique très lumineuse qui se produit lors d'un orage.
- Tonnerre
- Le son produit par l'expansion rapide de l'air chauffé par un éclair.
- Mètre par seconde (m/s)
- Unité de mesure de la vitesse, indiquant combien de mètres sont parcourus en une seconde.
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