Etude des ultrasons publié le 23/06/2021  - mis à jour le 08/05/2025

Étude des ultrasons

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.
  • influence de la distance sur l’atténuation d’une onde sonore

Il est également possible d’utiliser un émetteur et récepteur US enfichable sur plaque à borne,

Liste du matériel

image Désignation Code Prix TTC
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
Générateur de salves GENESALVES 23,00
Emetteur US pour banc CRES EMUS 12,00
Récepteur US pour banc CRES REUS 12,00
Rail seul pour montage BAPUS RAILUS 24,00
Support de table pour EMUS et REUS SUPUS 1,00
Emetteur enfichable sur plaque à bornes EUSPB 10,00
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 de salves"
 relier l’émetteur US à la "Sortie Emetteur US"
 sur le boîtier "générateur de salves", sélectionner le mode "salves" et ajuster la fréquence de manière à obtenir la plus grande amplitude sur l’oscilloscope
 relier le récepteur 1 sur la voie 1 de l’oscilloscope
 relier le récepteur 2 sur la voie 2 de l’oscilloscope
 disposer les deux récepteurs dans le même plan et à 10 cm de l’émetteur
 régler l’oscilloscope de façon à observer les deux signaux.
sensibilité horizontale : 0,2 ms par division
sensibilité verticale voie 1 : 0,5 V par division
sensibilité verticale voie 2 : 0,5 V par division

 observer l’oscilloscope : les deux signaux se superposent (voir image ci-dessous)

bapus-coll-obde3

 espacer le récepteur 2 de 30 cm, le récepteur 1 reste à la même place
 régler la sensibilité horizontale de la voie 2 : 50mV par division
 observer l’oscilloscope (voir image ci-dessous)

bapus-coll-oa767

Résultats
On observe un décalage entre les deux signaux de 4,4 divisions.
 temps entre les deux signaux : avec une sensibilité horizontale de 0,2 ms/div on obtient t = 4,4 x 0,2 = 8,8 ms=0,00088 s
 distance entre les deux récepteurs est de d = 30 cm = 0,30 m
Soit une vitesse v = d/t = 0,30 / 0,00088= 340,9 m/s

Protocole expérimental Lycée

Protocole US Lycée (PDF de 2.1 Mo)
Portfolio
Document joint