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Quelle est la forme qui permet la meilleure amplification d'un son ?

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-Détermination de la problématique

-Reflexion sur les conditions expérimentales :
Utilisation de la même fréquence pour chaque expérience (La 440Hz)
Même Volume de la caisse de résonance pour chaque forme.                       Matériaux identique pour chaque forme avec une épaisseur identique à chaque forme
Utilisation (possible) d'une imprimante 3d pour réaliser les différentes formes
Même aire de sortie (surface du trou de la caisse de résonance)

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Séance 1 -FORMES POSSIBLES- Pyramide à base carrée

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Séance 1 -FORMES POSSIBLES- Pyramide à base carrée

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Mise en place des calculs nécessaires à la réalisation des différentes formes

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Mise en place des calculs nécessaires à la réalisation des différentes formes

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On déterminera d'abord les dimensions du cubes puis on en déduira les dimensions des autres formes.

Arrête intérieure du cube = 10 cm
Pour obtenir un volume de caisse de résonance de 10^3 cm^3 soit 1000 cm^3

Chaque forme aura donc un volume de caisse de résonance de 1000cm^3.

Surface de sortie du son du cube 25cm^2 car c'est un carré de 5cm par 5cm.

Chaque forme aura donc une surface de sortie égale à 25 cm^2.

Tous les calculs seront arrondis à 10^-2 prés.

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Une petite ouverture à la dimension du haut parleur du téléphone portable et prévue pour chaque forme.

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Calculs des dimensions nécessaires à la modélisation du cylindre 

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Calculs des dimensions nécessaires à la modélisation du cylindre 

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Calculs des dimensions nécessaires à la modélisation de la pyramide à base carrée

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Calculs des dimensions nécessaires à la modélisation de la pyramide à base carrée

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Après différents essais de calculs on décide pour des raisons de logique dans la forme de la pyramide que sa hauteur est de 12,5cm.

De plus, ils faut tronquer la pyramide à son sommet pour pouvoir y placer l'entrée du son. -> paramètre important à prendre en compte dans les calculs.

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Réflexion sur la mise en place des calculs

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Détermination de l'expression du volume de la pyramide tronquée

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Résolution du système obtenu grâce au théorème de Thalès et l'expression du volume de la pyramide

# data[].attributes.attachment_caption
Fin de la résolution avec la valeur de c et de a

# data[].attributes.attachment_caption
Allure générale de la pyramide tronquée avec les côtes calculées précédemment

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- Modélisation de la pyramide à base carrée sous SketchUp.
- Mise en place du protocole expérimental ainsi que de la liste du matériel
- Séparation des modèles 3D pour que l'imprimante puisse réaliser les formes sans encombres

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Liste du matériel nécessaire à l'expérience :
- imprimante 3D
- haut-parleur du téléphone
- enregistrement du La 440
- sonomètre
- mètre-ruban

Protocole expérimental :
1) Mesurer le niveau sonore de la pièce sans bruit
2) préparer le téléphone afin qu'il émette le son (La 440)
3) Mettre le haut-parleur du téléphone à une distance égale à la hauteur de la forme au microphone du sonomètre
4) Allumer le sonomètre
5) Lire et noter la valeur obtenue en dB
6) Placer le haut-parleur à l'entrée de la forme au trou prévu à cet effet
7) Placer le sonomètre à la sortie de la forme le plus proche possible à l'extérieur de celle-ci
8) Activer le son du téléphone au niveau sonore utilisé à l'étape 4
9) Noter le résultat
10) Répéter les étapes 5 à 8 pour chaques formes en changeant la distance (10, 30, 70, 100 et 200 cm) entre le sonomètre et la sortie de la forme
11) Interpréter les résultats

# data[].attributes.attachment_caption
Calcul des dimensions du cône tronqué. Rayon du disque supérieur : 2 cm / rayon du disque de base : 7 cm

# data[].attributes.body
-Découpage des différentes formes en 3d pour l'impression
-Abandon de l'idée du cône tronqué car manque de temps pour l'imprimer et trop compliqué à réaliser en 3d

# data[].attributes.body
-> Niveau sonore de la salle sans bruit : 25dB
-> Niveau sonore à une distance correspondant à la hauteur du cube (11 cm) (sans le cube) :
80dB
-> Niveau sonore à une distance correspondant à la hauteur de la pyramide (13,5 cm) (sans la pyramide) : 79dB
-> Niveau sonore avec le cube :
101dB
-> Niveau sonore avec la pyramide : 97dB

# data[].attributes.body
- imprimer les formes à l'aide de l'imprimante 3D durant la semaine précédente
- réalisation de l'expérience dans la salle du silence
- début de la réalisation de la présentation interactive sur Prezi

# data[].attributes.body
Suite à une erreur technique, le cylindre n'a pas pu être réalisé correctement. Nous restons donc avec deux formes : le cube et le cône.
Nous avons donc rajouté des mesures. Nous avons mesuré le niveau sonore avec chaque forme à des plusieurs distances : 10 cm, 30 cm, 70 cm, 100 cm et 200 cm. Nous avons obtenu les résultats suivant :
10cm -> sans forme : 75,3dB
-> cube : 93dB
-> pyramide : 90,5
30cm -> sans forme : 72,1dB
-> cube : 84,8dB
-> pyramide : 81,8dB
70cm -> sans forme : 69,4dB
-> cube : 72dB
-> pyramide : 71dB
100cm -> sans forme : 68dB
-> cube : 75,7dB
-> pyramide : 76,2dB
200cm -> sans forme : 70dB
-> cube : 80dB
-> pyramide : 83,4dB

# data[].attributes.body
Interprétation des résultats :
Il semble qu'à faible distance le cube a une meilleure amplification du son que la pyramide. En effet, on observe que l'intensité sonore à la sortie du cube est plus de 2 fois plus grande que l'intensité à la sortie de la pyramide, car il y a plus de 3dB de différence entre les deux niveaux sonores obtenus des deux formes.
Il semble que les deux niveaux sonores diminus au fur et à mesure que la distance augmente sauf à partir de 70 cm où la tendance s'inverse et le niveau sonore mesuré réaugmente. Cela est sûrement dû à la résonance de la pièce.
Encore plus surprenant, la pyramide semble mieux amplifier le son que le cube sur une longue distance car en effet, à partir de 1m le niveau sonore qu'elle produit devient supérieur à celui du cube.

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https://prezi.com/view/jh1l4xuWb0621aJBAhlR/

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ER

By Etienne Roumiguier

today

Present

# data[].attributes.attachment_link.description
Projet Expérimental et Numérique Amplification d'un son Cheminement : -I- Cheminement de l'idée -Nous avons d'abord chercher une problématique sur le son qui est la suivante : "Quelle est la forme qui permet la meilleure amplification d'un son ?" -L'idée de départ est de réaliser