Etude des ultrasons publié le 23/06/2021 - mis à jour le 02/06/2023
Le dispositif "BAPUS" permet d’étudier les ultrasons. Il est constitué :
d’un banc d’une longueur utile de 70 cm. (Longueur totale : 80 cm)
d’un boîtier « générateur » continu ou salves,
de deux récepteurs US,
d’un émetteur US.
Le boîtier générateur permet d’ajuster la fréquence d’émission autour de 40 kHz (+ ou- 4 kHz) en mode continu mais également d’ajuster le rapport cyclique des salves (mode salves). Il doit être alimenté par un générateur 12V continu.
On peut utiliser ce dispositif pour :
déterminer la vitesse des ultrasons dans l’air (collège),
déterminer la longueur d’onde des ultrasons dans l’air (lycée) ,
étudier l’absorption et la réflexion des ultrasons (principe du sonar) en plaçant des obstacles sur le trajet.
Il est également possible d’utiliser un émetteur et récepteur US enfichable sur plaque à borne,
Liste du matériel
| image | Désignation | Code | Prix TTC |
|---|---|---|---|
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Banc complet pour l’étude des ultrasons (1 rail, 1 générateur de salves, 1 émetteur US et 2 récepteurs US , 3 supports de table) | BAPUS | 87,00 |
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Générateur de salves | GENESALVES | 23,00 |
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Emetteur US pour banc CRES | EMUS | 12,00 |
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Récepteur US pour banc CRES | REUS | 12,00 |
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Rail seul pour montage BAPUS | RAILUS | 24,00 |
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Support de table pour EMUS et REUS | SUPUS | 1,00 |
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Emetteur enfichable sur plaque à bornes | EUSPB | 10,00 |
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Récepteur enfichable sur plaque à bornes | RUSPB | 10,00 |
Matériel en situation
Protocole expérimental Collège
Branchements et réglages
Brancher une alimentation 12V continue aux bornes du boîtier "Générateur".
Relier l’émetteur US à la "Sortie Emetteur US".
Placer le 1er récepteur US sur le banc et relier ses bornes à la voie 1 de l’oscilloscope.
Sur le boîtier "générateur", sélectionner le mode continu et ajuster la fréquence de manière à obtenir la plus grande amplitude sur l’oscilloscope.
Placer le 2ème récepteur US sur le banc et relier ses bornes à la voie 2 de l’oscilloscope.
Régler l’oscilloscope de façon à observer les deux signaux.
Résultats
Placer les deux récepteurs l’un à coté de l’autre et observer l’oscilloscope (voir image ci-dessous)
Le signaux se superposent.
Séparer les émetteurs d’environ 60 cm et observer l’oscilloscope (voir image ci-dessous)
On observe un décalage de 3,6 divisions avec une sensibilité horizontale de 0,5ms/div soit 3,6x0,5 = 1,8ms=0,0018s
La distance entre les deux récepteurs est de 60cm = 0,60 m.
Soit une vitesse v = 0,60 / 0,0018= 333 m/s (valeur théorique 340m/s)
Protocole expérimental Lycée
