Thème 1 Observer : ondes et matière             TP7 Mesure d'une vitesse par effet Doppler                     Chapitre 3 Propriétés des ondes

1 Situation déclenchante

Un élève, placé sur le passage d'un vélo, a enregistré l’émission sonore d'un son musical émis depuis ce vélo.
A l’aide de ce document sonore, on se propose de déterminer la vitesse du vélo.

2 Documents à disposition

L'effet Doppler

• Animations

http://www.onera.fr/lumiere/medias/doppler.swf

                          http://www.ostralo.net/3_animations/swf/doppler.swf

• Canard immobile

• Canard qui se déplace de droite à gauche

• Photo sur cuve à ondes
  

http://fr.wikipedia.org/wiki/Vitesse_du_son

Matériel à disposition

Système d'acquisition de mesures relié à un ordinateur, un connecteur
qui permet de relier un casque et un système d'acquisition à la sortie audio de l'ordinateur,
casques audio, logiciel Latis qui permet d'obtenir le spectre d'un signal sonore.

Fichiers et documents papiers

• Enregistrement sonore du son musical émis depuis le vélo en mouvement
• Enregistrement sonore du son musical émis depuis une source immobile
• Enregistrement sonore du klaxon d'une automobile qui s'approche puis s'éloigne
• Vidéo du passage du vélo réalisée par un autre élève placé sur le passage de ce vélo

• Aides de Latis

Acquisition et analyse spectrale :

Acquisition et traitement vidéo :

3 Travail à effectuer

3.1 Analyse du problème et formulation d'un protocole expérimental

• Écouter le document sonore du klaxon d'une voiture qui s'approche puis s'éloigne. Faire de même pour le son musical émis depuis le vélo en mouvement. La hauteur du son est-elle identique lorsque le vélo approche ou s'éloigne ? Préciser. A partir des documents, donner une interprétation de ce phénomène.

• A partir de la liste de matériel et des documents, proposer un protocole expérimental pour déterminer la vitesse du vélo en utilisant l'effet Doppler.

Remarque : le protocole expérimental doit expliciter la façon dont on va utiliser le matériel et les logiciels, les mesures, ainsi que les calculs à effectuer.

Appeler le professeur pour vérification

3.2 Réalisation du protocole expérimental proposé

• Mettre en œuvre le protocole.

Appeler le professeur pour lui présenter les résultats expérimentaux ou en cas de difficulté.

3.3 Vérification expérimentale

• Proposer un protocole pour mesurer la vitesse du vélo à partir de l'enregistrement vidéo

Appeler le professeur pour vérification

• Mettre en œuvre le protocole.

3.4 Communication sur le travail réalisé et sur les résultats obtenus

• Déterminer la valeur moyenne de la vitesse v_moy et l'incertitude Δv des résultats obtenus par les groupes de TP (à partir de l'effet Doppler).
• Exprimer le résultat sous la forme
  
• Faire de même pour exprimer la vitesse du vélo (à partir de l'exploitation de la vidéo).
• Analyser ces résultats.

Compte-rendu

• Rédiger un compte-rendu avec un traitement de texte (copier-coller les courbes obtenues).