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UNE RELATION AVEC LA VITESSE ?

Nous avons donc vu dans la première expérience pourquoi le son d'un objet en mouvement passait de l'aigu au grave après avoir dépassé un objet-récepteur. Dans cette seconde expérience, nous allons essayer de voir s'il y a une relation entre la vitesse et la variation de la fréquence. Nous utilisons ici le même matériel - à savoir un banc mécanique, un émetteur mobile, un récepteur immobile et un variateur de vitesse. Le tout est bien évidemment branché à la Foxy sur l'ordinateur afin de recueillir une représentation graphique de l'onde sonore.

Pour essayer de prouver la présence d'une relation entre la vitesse et la variation de la fréquence, nous allons, à la manière de la première expérience, procéder en trois étapes.

La première étape se fait à vitesse faible - situé légèrement au-dessus de la vitesse minimale proposée par le boîtier. L'émetteur mobile avance d'un point A à un point B à vitesse constante. Une fois le court trajet effectué, nous calculons la fréquence obtenue à l'aide de l'outil pointeur ainsi que, par la suite, la vitesse de l'émetteur mobile avec la formule suivante: V(émet)=C*∆f/f(émet).

La deuxième et troisième étape reposent sur le même principe mais à des vitesses différentes. La vitesse moyenne se situe au milieu du boîtier tandis que la vitesse forte se situe un peu avant la vitesse maximale.

Première étape: l'émetteur avance à vitesse faible

  • C = 340 m/s

  • f(émet) = 40 kHz = 40 000 Hz

  • ∆f = 1/T = 1/0.1109 = 9.0 Hz

  • V(émet) = C*∆f/f(émet) = 340*9.017/40 000 = 0.077 m/s​

  • Nous avons donc une fréquence d'environ 9 Hertz quand notre émetteur avance à une vitesse de 0.077 m/s soit environ 0.28 km/h.

Deuxième étape: l'émetteur avance à vitesse moyenne

  • C = 340 m/s

  • f(émet) = 40 kHz = 40 000 Hz

  • ∆f = 1/T = 1/0.075 = 13.3 Hz

  • V(émet) = C*∆f/f(émet) = 340*13.3/40 000 = 0.113 m/s​

  • Nous avons donc une fréquence d'environ 13 Hertz quand notre émetteur avance à une vitesse de 0.113 m/s soit environ 0.43 km/h.

Troisième étape: l'émetteur avance à vitesse forte

  • C = 340 m/s

  • f(émet) = 40 kHz = 40 000 Hz

  • ∆f = 1/T = 1/0.055 = 18.18 Hz

  • V(émet) = C*∆f/f(émet) = 340*18.18/40 000 = 0.154 m/s​

  • Nous avons donc une fréquence d'environ 18 Hertz quand notre émetteur avance à une vitesse de 0.154 m/s soit environ 0.55 km/h.

Nous avons donc obtenu les données suivantes:

  • 1. ∆f = 9.0 Hz

  • 2. ∆f = 13.3 Hz

  • 3. ∆f = 18.2 Hz

  • 1. V = 0.077 m/s

  • 2. V = 0.113 m/s

  • 3. V = 0.154 m/s

On remarque que la ∆f n°3 est environ égale au double de la ∆f n°1, tout comme la V n°3 qui est aussi environ au double de V n°1, à quelques dixièmes près, dus à la fiabilité de l’expérience. on peut donc dire qu’il y a proportionnalité entre la vitesse et la fréquence reçue par le récepteur immobile.

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