La Perception du Son

La Perception du Son

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

Léo observe un orage. Il voit un éclair lumineux, puis il compte les secondes jusqu'à ce qu'il entende le tonnerre.

Voici les informations que nous allons utiliser :

  • La vitesse du son dans l'air est d'environ \(v_{\text{son}} = 340 \text{ mètres par seconde (m/s)}\).
  • Léo compte \(t = 5 \text{ secondes}\) entre le moment où il voit l'éclair et le moment où il entend le tonnerre.
  • La lumière voyage tellement vite que l'on peut considérer qu'on voit l'éclair presque instantanément, au moment même où il se produit.

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 Tonnerre (son) Éclair (lumière) puis Tonnerre (son)

Léo voit l'éclair puis entend le tonnerre. Le son met du temps à lui parvenir.


Questions à résoudre

  1. Qu'est-ce que le son ? Comment se propage-t-il généralement pour arriver jusqu'à nos oreilles ?
  2. 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.
  3. Quelle est la vitesse du son dans l'air qui est donnée dans l'énoncé ? Exprime-la en mètres par seconde (\(\text{m/s}\)).
  4. En utilisant la formule \(d = v \times t\) :
    1. Identifie ce que représentent \(d\), \(v\), et \(t\) dans le contexte de notre problème.
    2. Calcule la distance \(d\) à laquelle se trouve l'orage par rapport à Léo. Donne ton résultat en mètres.
  5. 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 :
  • \(d\) représente la distance entre Léo et l'orage (ce que nous cherchons).
  • \(v\) représente la vitesse du son dans l'air (\(340 \text{ m/s}\)).
  • \(t\) représente le temps écoulé entre la vision de l'éclair et l'audition du tonnerre (\(5 \text{ s}\)).
Réponse b) Calcul de la distance :

Nous utilisons la formule \(d = v \times t\).

\[\begin{aligned} d &= v_{\text{son}} \times t \\ &= 340 \text{ m/s} \times 5 \text{ s} \\ &= 1700 \text{ m} \end{aligned}\]

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 \(t = 2 \text{ s}\) :

\[d = 340 \text{ m/s} \times 2 \text{ s} = 680 \text{ m}\]

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.
La Perception du Son - Exercice d'Application

D’autres exercices de physique 5 ème:

Convertir les unités de vitesse (km/h et m/s)
Convertir les unités de vitesse (km/h et m/s)

Convertir les unités de vitesse (km/h et m/s) Convertir les unités de vitesse (km/h et m/s) Parler le même langage de vitesse Pour décrire la vitesse d'un objet, on utilise souvent les kilomètres par heure (km/h), par exemple pour une voiture. Mais en sciences, et...

Le mouvement : trajectoire et vitesse
Le mouvement : trajectoire et vitesse

Le mouvement : trajectoire et vitesse 🏃‍♀️💨 Le mouvement : trajectoire et vitesse 🏃‍♀️💨 Analyser le Mouvement Tout autour de nous, des objets sont en mouvement : une voiture qui roule, un ballon qui vole, ou même toi quand tu cours ! Pour décrire un mouvement en...

La vitesse de la lumière : un record !
La vitesse de la lumière : un record !

La vitesse de la lumière : un record ! La vitesse de la lumière : un record ! Rien ne va plus vite que la lumière ! Tu sais que la lumière voyage en ligne droite. Mais sais-tu à quelle vitesse ? La lumière est la chose la plus rapide que nous connaissions dans...

Calcul de l’Intensité dans un Circuit LED
Calcul de l’Intensité dans un Circuit LED

Lumière sur le Courant : Calculons l'Intensité dans un Circuit LED ! Lumière sur le Courant : Calculons l'Intensité dans un Circuit LED ! Une petite lumière qui brille, c'est de l'électricité en action ! Les LEDs (Diodes Électroluminescentes) sont partout : dans nos...

Calcul de la densité d’un objet
Calcul de la densité d’un objet

Calcul de la Densité d’un Objet Le Mystère de la Pierre Inconnue : Calculons sa Densité ! Qu'est-ce que la densité ? À quoi ça sert ? Imagine que tu trouves une pierre étrange lors d'une promenade. Elle te semble lourde pour sa taille, ou peut-être très légère....

Le Vélo Générateur d’Électricité
Le Vélo Générateur d’Électricité

Le Vélo Générateur d’Électricité Pédaler pour S'éclairer : L'Énergie du Vélo Transformer l'effort en lumière, c'est possible ! Tu as déjà fait du vélo ? En pédalant, tu fournis un effort, une énergie musculaire. Savais-tu que cette énergie peut être transformée en...

Analyse du Mouvement Circulaire sur un Manège
Analyse du Mouvement Circulaire sur un Manège

Le Manège Enchanté : Ça Tourne à Quelle Vitesse ? Le Manège Enchanté : Ça Tourne à Quelle Vitesse ? Tournez manège ! Mais à quelle vitesse exactement ? Les manèges sont une source de joie dans les fêtes foraines. On s'installe sur un cheval de bois, la musique...

Calcul du temps de parcours du son
Calcul du temps de parcours du son

Calcul du Temps de Parcours du Son L'Éclair et le Tonnerre : Le Voyage du Son Pourquoi voit-on l'éclair avant d'entendre le tonnerre ? Lors d'un orage, tu as sûrement remarqué que tu vois d'abord la lumière vive de l'éclair, et ce n'est que quelques secondes plus tard...

Comparaison des Tailles des Planètes
Comparaison des Tailles des Planètes

Voyage Interplanétaire : Comparons les Géantes et les Naines ! Voyage Interplanétaire : Comparons les Géantes et les Naines ! Notre Système Solaire est rempli de mondes fascinants, grands et petits ! De la minuscule Mercure à la géante Jupiter, chaque planète a sa...

Temps de Trajet vers la Lune
Temps de Trajet vers la Lune

Temps de Trajet vers la Lune Mission Lune : Combien de Temps pour le Voyage ? Un voyage vers notre voisine céleste ! La Lune est l'objet céleste le plus proche de la Terre, mais elle est quand même très loin ! Pour y aller, les astronautes utilisent des fusées très...

Étude de la Poussée d’Archimède en Parapente
Étude de la Poussée d’Archimède en Parapente

Étude de la Poussée d’Archimède en Parapente Le Parapente et le Secret d'Archimède Un coup de pouce venu d'en bas, même dans les airs ! Tu sais déjà que quand tu plonges un objet dans l'eau, il semble plus léger. C'est grâce à la poussée d'Archimède, une force qui...

Mesurer le Temps de Propagation du Son
Mesurer le Temps de Propagation du Son

Mesurer le Temps de Propagation du Son 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...

Calcul de la Vitesse de la Lumière dans l’Eau
Calcul de la Vitesse de la Lumière dans l’Eau

Calcul de la Vitesse de la Lumière dans l’Eau La Lumière Plonge dans l'Eau La lumière, rapide comme l'éclair... mais toujours à la même vitesse ? Tu as sûrement entendu dire que la lumière voyage très, très vite ! C'est vrai, elle est la chose la plus rapide que l'on...

La Grande Course des Billes
La Grande Course des Billes

La Grande Course des Billes : Qui sera la plus rapide ? La Grande Course des Billes : Qui sera la plus rapide ? À vos marques, prêts, roulez ! Mais à quelle vitesse ? Les courses de billes, c'est passionnant ! On choisit sa bille préférée, on la lâche sur la piste, et...

Étude de mouvement sur une pente inclinée
Étude de mouvement sur une pente inclinée

Étude de Mouvement sur une Pente Inclinée La Descente de la Bille : Forces et Mouvement Pourquoi ça roule ? Explorons les forces sur une pente ! Tu as déjà fait rouler une bille ou une petite voiture sur une planche inclinée ? Tu as remarqué qu'elle prend de la...

Le Parcours d’un Coureur
Le Parcours d’un Coureur

Le Parcours d’un Coureur Le Grand Défi de Course de Léo (Niveau 5ème) À vos marques, prêts, calculez ! La vitesse est une mesure qui nous indique à quel point un objet se déplace rapidement. Pour la calculer, on a besoin de connaître la distance que l'objet a...

Forces de Frottement sur un Toboggan
Forces de Frottement sur un Toboggan

Les Secrets du Toboggan : Pourquoi ça Frotte ? Les Secrets du Toboggan : Pourquoi ça Frotte ? (Niveau 5ème) Youpi, le toboggan ! Mais... qu'est-ce qui nous ralentit ? Glisser sur un toboggan, c'est super amusant ! Tu sens une force qui t'attire vers le bas, c'est la...

Conversion de l’énergie et rendement
Conversion de l’énergie et rendement

Conversion de l’énergie et rendement (5ème) Conversion de l’Énergie et Rendement (5ème) L'énergie ne se perd pas, elle se transforme ! Dans la vie de tous les jours, nous utilisons de l'énergie sous différentes formes : l'énergie électrique pour allumer une lampe,...

Analyse de Vitesse sur Différents Segments
Analyse de Vitesse sur Différents Segments

Analyse de Vitesse sur Différents Segments Le Grand Tour à Vélo d'Alex (Niveau 5ème) À quelle vitesse roule Alex ? La vitesse nous dit si quelque chose se déplace rapidement ou lentement. Elle dépend de la distance parcourue et du temps mis pour la parcourir. Mais...

Analyse du Mouvement Circulaire sur un Manège
Analyse du Mouvement Circulaire sur un Manège

Le Manège Enchanté : Ça Tourne à Quelle Vitesse ? Le Manège Enchanté : Ça Tourne à Quelle Vitesse ? Tournez manège ! Mais à quelle vitesse exactement ? Les manèges sont une source de joie dans les fêtes foraines. On s'installe sur un cheval de bois, la musique...

Calcul du temps de parcours du son
Calcul du temps de parcours du son

Calcul du Temps de Parcours du Son L'Éclair et le Tonnerre : Le Voyage du Son Pourquoi voit-on l'éclair avant d'entendre le tonnerre ? Lors d'un orage, tu as sûrement remarqué que tu vois d'abord la lumière vive de l'éclair, et ce n'est que quelques secondes plus tard...

Comparaison des Tailles des Planètes
Comparaison des Tailles des Planètes

Voyage Interplanétaire : Comparons les Géantes et les Naines ! Voyage Interplanétaire : Comparons les Géantes et les Naines ! Notre Système Solaire est rempli de mondes fascinants, grands et petits ! De la minuscule Mercure à la géante Jupiter, chaque planète a sa...

Temps de Trajet vers la Lune
Temps de Trajet vers la Lune

Temps de Trajet vers la Lune Mission Lune : Combien de Temps pour le Voyage ? Un voyage vers notre voisine céleste ! La Lune est l'objet céleste le plus proche de la Terre, mais elle est quand même très loin ! Pour y aller, les astronautes utilisent des fusées très...

Étude de la Poussée d’Archimède en Parapente
Étude de la Poussée d’Archimède en Parapente

Étude de la Poussée d’Archimède en Parapente Le Parapente et le Secret d'Archimède Un coup de pouce venu d'en bas, même dans les airs ! Tu sais déjà que quand tu plonges un objet dans l'eau, il semble plus léger. C'est grâce à la poussée d'Archimède, une force qui...

0 commentaires
Soumettre un commentaire

Votre adresse e-mail ne sera pas publiée. Les champs obligatoires sont indiqués avec *