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Physique

Interférences et Propriétés des Ondes

effet Doppler

Physique/Chimie1 752Mis à jour 3 oct. 20265 pages

Comprendre le Son et le Phénomène de Doppler

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Maya@marielea_vde
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Le son, c'est de la physique ! Tu vas découvrir comment mesurer l'intensité sonore, pourquoi les sirènes d'ambulance changent de ton quand elles passent devant toi, et maîtriser les calculs avec les logarithmes.
Son et effet Doppler – page 1

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L'intensité et le niveau sonore

L'intensité sonore I mesure la puissance du son par unité de surface : I = P/S. Plus tu t'éloignes d'une source sonore, plus l'intensité diminue car le son se répartit sur une surface plus grande (comme une sphère de rayon r).

Le niveau sonore L s'exprime en décibels (dB) avec la formule L = 10 logI/I0I/I₀. I₀ est l'intensité de référence (4,0 × 10⁻¹² W·m⁻²), soit le seuil d'audibilité humaine.

Attention piège : quand plusieurs instruments jouent ensemble, tu additionnes les intensités I, mais pas les niveaux L ! Pour n instruments identiques : Lₙ = 10 log n + L.

💡 Astuce : Retiens que doubler le nombre de sources ajoute environ 3 dB au niveau sonore.

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L'atténuation géométrique

L'atténuation géométrique A mesure la diminution du niveau sonore quand tu t'éloignes de la source. Elle se calcule : A = L_proche - L_éloignée.

Tu peux aussi l'exprimer avec les intensités : A = 10 log(I_proche/I_éloignée). Cette formule te permet de comparer facilement deux positions différentes.

Quand tu doubles la distance r′=2rr' = 2r, la surface devient 4 fois plus grande S′=4SS' = 4S. L'intensité est donc divisée par 4, ce qui correspond à une atténuation de 6 dB environ.

💡 Astuce : À chaque fois que tu doubles la distance, tu perds environ 6 dB !

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L'atténuation par absorption et l'effet Doppler

L'atténuation par absorption évalue l'efficacité d'un matériau isolant : A = L_incident - L_transmis. Plus A est grand, mieux le matériau isole.

L'effet Doppler explique pourquoi une sirène d'ambulance change de tonalité ! Quand l'émetteur se rapproche, le son devient plus aigu (fréquence ↑). Quand il s'éloigne, le son devient plus grave (fréquence ↓).

C'est le décalage Δf = f(reçue) - f(émise) qui caractérise cet effet. Si Δf > 0, l'émetteur se rapproche. Si Δf < 0, il s'éloigne.

💡 Astuce : Pense aux voitures de course qui passent devant toi - le "vroooom" change de ton !

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Les cas de l'effet Doppler

Quand émetteur et récepteur sont au repos : λ_R = λ_E, T_R = T_E, f_R = f_E. Pas d'effet Doppler, tout est identique.

Quand ils se rapprochent : λ_R < λ_E, T_R < T_E, f_R > f_E. Le son reçu est plus aigu car les ondes sont "compressées". Δf > 0.

Quand ils s'éloignent : λ_R > λ_E, T_R > T_E, f_R < f_E. Le son reçu est plus grave car les ondes sont "étirées". Δf < 0.

💡 Astuce : Rapproche = aigu, éloigne = grave. Les ondes se compriment ou s'étirent !

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Les fonctions logarithmes

Le logarithme décimal log x = ln x/ln 10 est l'inverse de la fonction 10^x. Si 10^a = x, alors log x = a.

Propriétés essentielles à retenir : log(1) = 0, log10n10^n = n, logxnx^n = n × log x. Pour les produits et quotients : log(a×b) = log a + log b et log(a/b) = log a - log b.

Ces propriétés sont cruciales pour les calculs de pH en chimie : pH = -log[H₃O⁺], donc [H₃O⁺] = 10^−pH-pH.

💡 Astuce : Les logarithmes transforment les multiplications en additions - très pratique pour simplifier les calculs !

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