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Physique et Chimie

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Mesure d’une vitesse par effet Doppler en salle de TP (Term S)

Ce document est une activité expérimentale plutôt ouverte et rédigée dans un esprit proche de l’épreuve d’Évaluation des Compétences Expérimentales (ECE Évaluation des Compétences Expérimentales ). Cette activité s’intègre dans la première partie du programme de terminale S OBSERVER : Ondes et matières ; Propriétés des ondes. Plus particulièrement, il s’agit, comme le prévoit le programme, de " Mettre en œuvre une démarche expérimentale pour mesurer une vitesse par effet Doppler "

Ce document réalisé par Marc GYR du lycée Félix Faure de Beauvais propose de déterminer, par binôme en salle de TP, la vitesse d’une petite source sonore en mouvement par effet Doppler. Le matériel requis est très simple et la source sonore ne nécessite qu’un investissement de l’ordre de 5 euros. La valeur obtenue pour la vitesse par effet Doppler est ensuite comparée à une deuxième valeur de la vitesse déterminée par une autre méthode. La deuxième méthode proposée dans le document est complètement expérimentale et utilise la vidéo mais d’autres méthodes sont possibles comme par exemple celle qui utilise la conservation de l’énergie mécanique.
La première partie est en relation avec la compétence ANALYSER : les élèves doivent élaborer un protocole expérimental permettant de mesurer la vitesse de la source par effet Doppler et une autre méthode. Lors de la mise en œuvre de leur protocole et la réalisation de leurs mesures, les élèves sont dans le domaine de la compétence REALISER. Enfin l’activité se conclut sur la comparaison des deux valeurs de vitesses obtenues ainsi qu’une discussion concernant les sources d’erreurs, ce qui relève de la compétence VALIDER.
On peut proposer cette activité après avoir déjà réalisé au moins une fois l’acquisition et l’analyse spectrale d’un son utilisant les logiciels AUDACITY (logiciel libre de droit) et un logiciel tableur-grapheur dédié aux sciences physiques doté d’une fonction d’analyse spectrale avancée comme REGRESSI. Il est nécessaire de travailler avec la dernière version du logiciel AUDACITY téléchargeable à l’adresse suivante :
http://audacity.sourceforge.net/?lang=fr

Le document présente également des copies d’écran qui expliquent en détail les manipulations proposées dans le protocole. Un fichier vidéo montre la source à la verticale du microphone puis la mise en mouvement pendulaire. Le son du fichier vidéo est le son enregistré par le microphone. Un fichier audio correspondant à ce son est également disponible ainsi que deux fichiers de données au format .rw3 (format utilisé par le tableur-grapheur REGRESSI). Tous les fichiers utilisés pour tester le TP sont téléchargeables sur ce site :

Protocole format Word - 1.4 Mo
Fichier tableur format Binary Data - 2.3 ko
fichier vidéo format AVI - 1.1 Mo
fichier audio format WAV - 159 ko
fichier tableur format Binary Data - 3.1 Mo
Mise à jour : 3 juillet 2013