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Physique-Ondes et signaux
1- Emission et perception d'un son
Chapitre n°6: Emission d'un son
AD La mesure de la vitesse du son
I-Contexte du sujet
Au XVIIème siècle nombreux sont ceux qui ont tentés de mesurer la vitesse du son dans l'air.
Pourquoi était-ce si difficile de mesurer la vitesse du son ? Que vaut-elle dans l'air ?, et dans l'eau ?
II- Documents mis à disposition
Document n°1 : Mesure historique de la vitesse du son dans l'air
Les premières mesures de la vitesse du son dans l'air eurent lieu tout au long du XVIIème
siècle. En 1822, l'Académie des sciences confia à François Arago et Gaspard de Prony la
mission de réaliser de nouvelles mesures. On tirait simultanément deux coups de canon,
l'un de Montithéry et l'autre de Villejuif. Les expérimentateurs, situés les uns à Montithéry
et les autres à Villejuif, mesuraient le temps qui s'écoulait entre l'instant où ils voyaient les
flammes et l'instant où ils entendaient le coup de canon.
Document n°2: Mesure historique de la vitesse du son dans l'eau
▪ En 1826, Jean-Daniel Colladon et Charles Strum reçoivent le Grand Prix de l'Académie des sciences pour leurs
travaux donnant une estimation de la vitesse du son de l'eau. Pour réaliser cette expérience, les deux scientifiques
suisses utilisent deux bateaux distants de 13,487 kilomètres sur le lac Léman.
▪ Un ingénieux système commande l'émission simultanée d'un signal lumineux sur le pont du premier bateau et d'um
signal sonore sous ce même bateau. A bord du deuxième bateau, un chronomètre est déclenché à la vue du signal
lumineux et il est arrêté 9,4 secondes plus tard lorsque le signal sonore atteint ce second bateau.
La tour de Montithéry aujourd'hui
Document n°3: Quelques exemples de vitesses
Selon les sources et les objets d'étude, les valeurs des vitesses sont données avec des précisions différentes.
Sous-marin le plus rapide
80 km-h-¹
Avion militaire civil
le plus rapide
7 273 km-h
TGV
300 km-h-¹
Lumière
(dans le vide)
3,00 x 108 m-s¹
Avion de ligne
(vitesse de croisière)
900 km-h-1
Vitesse du son
dans l'air
340 m-s¹
Avion Concorde
(vitesse de croisière)
2 145 km-h-¹
Vitesse du son
dans l'eau
?