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