Après nos rappels sur le son et la lumière la semaine dernière, voyons cette semaine comment le son et la lumière nous permette quotidiennement de mesurer des distances. La première partie est un rappel des valeurs de la vitesse de la lumière et de la vitesse du son dans l’air. Pour plus de détails, vous pouvez vous reportez aux activités de quatrième :
– vitesse de la lumière
– vitesse du son
La seconde partie vous montrera 4 exemples de situations dans lesquelles ces signaux permettent d’obtenir des informations de distance ou de taille.
C’est parti !
Problème : A quelle vitesse se déplace la lumière ? Le son ?
Hypothèses :
— vitesse de la lumière :
— vitesse du son :
Bilan 1
bilan à télécharger ou à recopier
— La lumière se déplace dans les milieux transparents . Dans l’air et le vide, cette vitesse est environ de 300 000 km/s, soit 3x108 m/s.
— Dans les conditions normales, la vitesse de propagation du son dans l’air est de 340 m/s. Elle est donc
880 000 fois plus petite que celle de la lumière : cela explique que l’on voit un éclair avant d’entendre le
tonnerre.
La vitesse du son dépend du milieu dans lequel il se propage. Dans l’eau, la vitesse est de 1500 m/s, dans
le verre elle est de 5300 m/s.
La vitesse du son ne dépend pas de la fréquence ni du niveau sonore. Les son graves ou aigus, faibles ou
intenses se déplacent à la même vitesse.
Problème : Comment mesurer des distances avec le son et la lumière ?
Bilan 2
bilan à télécharger ou à recopier
vitesse(v)= distance(d) / temps(t)
avec : v en mètre par secondes (m / s)
d en mètres (m)
s en secondes (s)
Les signaux lumineux peuvent être utilisés pour mesurer des distances. Le signal émis par l’émetteur se
propage et se réfléchit sur un objet pour revenir à son point de départ. Connaissant la vitesse de la
lumière et le temps de propagation, on calcule la distance parcourue : distance = vitesse x temps.
Tout comme les signaux lumineux, les signaux sonores peuvent être utilisés pour déterminer des distances. On utilise toujours la formule : distance = vitesse x temps.
Activité
— Récupérer le document de travail
– utilisation du son et de la lumière pour calculer des distances, application de la formule v = d / t
Pour aller plus loin
— activité supplémentaire : Le chasseur d’orage (à retrouver sur ELEA) ou en visionnant la vidéo ci-dessous.
Le document réponse pour l’activité chasseur d’orage
— QCM pour réviser les nouvelles notions
— Vidéo pour apprendre à mesurer une distance à partir de la vitesse de la lumière
— Exercice pour calculer la distance entre 2 murs (télémètre laser)