Questions to the experts
Energie, lumière, son
Une expérience sur le son
Ma question porte sur le module son "Insights".
Dans le dossier pédagogique de 250 pages, page 203 séquence 12, j'ai tenté de construire l'activité où l'on suspend une ficelle à travers la classe.
J'y ai accroché des ficelles à l'extrémité desquelles j'ai ensuite accroché une cuillère puis, à l'extrémité de la cuillère, une fourchette. Lorsque je frappe un de ces objets et que je mets une ficelle libre (accrochée elle aussi à la ficelle principale), je n'entends pas de son amplifié. La ficelle que j'ai utilisée est du fil de coton. De même, j'ai essayé de construire des téléphones avec du fil de coton et ensuite avec du fil de nylon (pêche 25mm, 5kg). J'ai utilisé des gobelets en plastique et le son n'est pas transmis d'un écouteur à l'autre.
Pourriez-vous m'expliquer pourquoi ça ne marche pas ?
Le paramètre le plus important pour qu'un fil de coton transporte une onde sonore est qu'il soit TENDU. En gros, la vitesse du son croît avec la tension du fil, c'est à dire la force avec laquelle on a tiré dessus avant de l'accrocher. De façon pédante, la vitesse du son le long du fil varie comme la racine carrée de la tension. Si le fil n'est pas tendu, la vitesse est nulle et rien ne se passe. Mon expérience avec ces manips de l'"Insight", encore vérifiées la semaine dernière, est qu'elles marchent fort bien avec un fil de coton et moins bien avec du nylon.
Il faut bien noter que ce dispositif n'est pas un amplificateur, l'énergie sonore dans le gobelet récepteur n'est pas supérieure à celle qu'on envoie dans le gobelet émetteur, simplement elle est canalisée par le fil au lieu de se disperser dans l'air.
La réponse de Jean montre qu'il est TOUJOURS préférable de faire l'expérience avant de répondre, puisque ce que je pensais (à savoir que le nylon marche mieux que le coton) se révèle faux en définitive... mea culpa !
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Je risque une réponse "théorique", n'ayant pas fait l'expérience (sauf celle des téléphones, quand j'étais petit). Tout d'abord, il me semble que le son n'a aucune chance de se propager sur une distance raisonnable si la ficelle n'est pas tendue.
Je trouve les explications de la séquence 12 du module son "Insights" assez peu claires à ce sujet, et je ne vois pas comment on pourrait entendre quelque chose avec de simples ficelles qui pendouillent sous leur propre poids : il faut que les élèves les maintiennent tendues près de leurs oreilles.
Par ailleurs, un fil de coton me semble particulièrement mal adapté, il vaudrait mieux prendre un matériau le plus raide et le plus massif possible, comme du fil de pêche en nylon. Les téléphones devraient donc fonctionner avec ce fil, pourvu qu'il soit tendu. C'est surtout le fond des gobelets qui transmet sa vibration au fil, qui lui-même fait vibrer l'autre fond de gobelet; il faut veiller à une fixation bien serrée du fil au fond des gobelets.