L’application phyphox dispose de modules acoustiques tr�s utiles pour mener des exp�riences sur
les ondes � l’aide d’un t�l�phone portable. Le module G�n�rateur de son permet de produire une
onde sonore sinuso�dale � une fr�quence d�termin�e, tandis que le module Intensit� sonore permet
de d�terminer l’intensit� sonore d’un son. Il s’agit dans cet exercice d’�tudier des ph�nom�nes
ondulatoires � l’aide de t�l�phones portables munis de l’application phyphox .
Donn�e :
− directivit� : le microphone et le haut-parleur d’un mobile
multifonction sont directifs, c’est-�dire qu’ils sont d’autant plus
efficaces que la direction de propagation de l’onde re�ue ou
�mise est perpendiculaire au microphone ou au haut-parleur.
Le mobile multifonction � �metteur � produit une onde sonore sinuso�dale de fr�quence
f = 2,00�10
3 Hz.
Q1. L’intensit� sonore mesur�e par le mobile � r�cepteur � vaut I
1 = 2,0�10
–7 W�m
-2. Calculer la
valeur du niveau d’intensit� sonore L
1 correspondant.
L
1 = 10 log(I
1 / I
0) = 10 log(2,0 10
-7 /10
-12) =53 dB.
Dans le mod�le d’att�nuation g�om�trique de l’intensit� sonore, on consid�re le cas d’une source
sonore qui �met de la m�me mani�re dans toutes les directions. On montre alors que l’intensit�
sonore varie proportionnellement � l’inverse du carr� de la distance � la source.
Q2. Dans le cadre du mod�le d’att�nuation g�om�trique et au moyen d’une approche
�nerg�tique, expliquer qualitativement � l’aide d’un sch�ma l’emploi du terme � g�om�trique � pour
rendre compte de la baisse de l’intensit� sonore lorsque la distance � la source augmente.
L'�nergie E
0 de la source est r�partie de la m�me mani�re dans toutes les directions.
A la distance d, une partie de cette �nergie traverse la surface S.
A la distance 2d, cette m�me �nergie est r�partie sur une surface 4
fois plus grande. l'onde sonore para�t moins forte. Elle s'att�nue pour
des raisons g�om�triques.
Q3. Identifier parmi les expressions suivantes celle qui exprime d’, distance pour laquelle
l’intensit� sonore vaut la moiti� de celle mesur�e � la distance d. Justifier.
a. d’ = d
/ 2
� ; b. d’ = 2�d c.
d’ =2�d . d. d’ =
d /2
e. d’ = 4�d.
I = Cste / d
2 ; I' = 0,5 I = Cste / d'
2.
0,5 / d
2 = 1 / d '
2 ; 0,5 d'
2 =d
2 ; d'
2 = 2 d
2 ;
d' = 2�d.
Q4. Des mesures, non pr�sent�es ici, effectu�es dans les conditions d�crites dans la
question Q3 sont en contradiction avec le mod�le pr�sent� en introduction de la question Q2.
Proposer au moins une hypoth�se expliquant l’�cart entre les pr�visions du mod�le et les mesures.
Le son du haut-parleur n'est pas �mis de la m�me mani�re dans toutes les directions.
Deux mobiles multifonction sont dispos�s c�te � c�te (num�rot�s 1 et 2) comme l’indique la figure suivante.
Chacun d’eux dispose du module � G�n�rateur de son � de phyphox. Les modules sont activ�s
afin de produire un son sinuso�dal de fr�quence f = 2,00�10
3 Hz.
Q5. D�terminer la valeur de la longueur d’onde des ondes �mises.
l = c / f = 340 / 2000 =0,17 m.
Q6. Identifier et nommer le ph�nom�ne physique en jeu lorsque les mobiles multifonction 1 et 2
�mettent simultan�ment des ondes sonores sinuso�dales de m�me fr�quence. Justifier � l’aide d’un
sch�ma reprenant les �l�ments de la figure.
Interf�rences sonores.
En certains points les interf�rences sont constructives, le son est plus fort.
En d'autres points les interf�rences sont destructives, le son est moins fort.
L’exp�rimentateur d�place le mobile multifonction 3 le long de la r�gle gradu�e (suivant l’axe Ox) �
une vitesse constante d’environ v = 0,10 m�s
–1, pendant que le son est enregistr� � l’aide du
dictaphone. On constate que l’amplitude du son varie p�riodiquement comme l’indique la figure suivante.
Q7. L’interfrange i est d�finie comme la distance entre deux maxima le long de l’axe Ox. Estimer
la valeur de l’interfrange � partir de la figure .
Distance parcourue en 2 secondes : i = v t = 0,1 x2 = 0,2 m = 20 cm.
L’interfrange i est li�e � la distance b entre les deux sources, � la distance D entre les deux sources
et le r�cepteur et � la longueur d’onde
l du signal selon la relation :
i =
l � D /
b[1 +b
2 / (4D
2)]
�.
Q8. �tablir le sens d’�volution de l’interfrange i lorsque la fr�quence augmente et que les autres
param�tres restant constants. En d�duire l’�volution de la p�riode temporelle de l’enregistrement de
la figure du mobile multifonction 3, pour la m�me vitesse de d�placement du mobile multifonction.
Si la fr�quence augmente, la longueur d'onde diminue. l'interfrange i diminue.
Les pics seront plus proches et la p�riode temporelle sera plus courte.
Q9. Calculer la valeur de l’interfrange � l’aide de la relation donn�e ci-dessus et la comparer avec
celle d�termin�e graphiquement � la question Q7. Conclure.
i = 0,17x 1,0 / 1 x[1+1
2 / (4 x1
2)]
� = 0,17 x1,25
� =0,19 m.
En accord avec la valeur trouv�e � la question Q7 ( �cart relatif 5 %).
