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Photo de notre expérience « Chladni à l’origine » avec une corde guitare

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Photo de notre expérience « Chladni à l’origine » avec une corde guitare

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C’est une vibration qui se propage dans l'air (aussi dans les liquides ou solides)

Les molécules dans l'air se poussent entre elles et créent une vibration qui fait vibrer la membrane que nous avons dans le creux de l'oreille : le tympan

Un son forme une onde :

Pression (en haut de l'onde), dépression (en bas de l'onde)

Avec une fréquence : nombre d’oscillations en une seconde (se mesurant en hertz)

Nos oreilles sont sensibles à des fréquences comprises entre 20 et 20 000 hertz

Dans l'air, le son se déplace à 340 m/s

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Nous sommes très satisfaites d’avoir pu réussir à répondre à notre problématique  « visualiser le son » par le fait d’avoir réussi nos expériences même s’il a fallu en tenter plusieurs.

Au départ, nous pensions que l’on ne réussirait pas, que c’était un peu impossible.

Merci à YouTube et internet et à ceux qui nous ont aidés !

Maintenant nous connaissons mieux le son, et nous prenons conscience qu’il s’agit d’un phénomène physique, qui se déplace et qui peut faire vibrer un verre ou une plaque, via la pression qu’il génère.
Donc attention à nos oreilles ou plutôt nos tympans et ses petits cils récepteur ...

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Cette expérience nous semble la encore très probante pour prouver la visualisation du son

En effet, ceci permet de concrétiser le son produit par l’enceinte qui se propage dans l’air jusqu’à faire vibrer le verre qui en fait bouger les pailles

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La pression engendrée par les ondes sonores émises à la fréquence de résonance  du verre fait vibrer le verre à sa fréquence de résonance  jusqu’à faire bouger les pailles

Les vibrations du verre à cette fréquence pourrait aller jusqu’à le casser. Nous n’avons pas réussi avec notre dispositif (enceinte Bluetooth + PC) certainement parce que la puissance/ amplitude du son produit n’est pas assez grande. Il aurait peut-être fallu un amplificateur

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Ça marche très bien !!! les brindilles dans le verre bougent  !!!

Lorsqu’on émet un son à la fréquence de résonance  du verre, les brindilles s’agitent beaucoup (ce n’est pas le cas à une autre fréquence)

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EPI   Verre NE vibre PAS au son de la baffe

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Calcul de la fréquence de résonance  du verre

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Calcul de la fréquence de résonance  du verre

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Pour que l’expérience réussisse, il faut que le son émis le soit à la fréquence de résonance  du verre, qu’il nous faut donc calculer

Enregistrer le son produit lorsque le verre « chante » avec Audacity (casque avec micro relié au PC)

On observe les ondes (photo 1)

En captant un extrait et en comptant le nombre de périodes sur une durée, on arrive à calculer la fréquence :
50 périodes en 51ms, soit 1000 * 50 / 51 = 980 Hz (photo 2)

Mais Audacity possède directement une fonction d’analyse du son qui nous donne la fréquence de façon plus précise : 982 Hz (photo 3)

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Schéma de l'expérience " Faire vibrer un verre par le son " 

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Schéma de l'expérience " Faire vibrer un verre par le son " 

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1 verre à pied

Une enceinte Bluetooth

Un PC avec logiciel Audacity

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DEUXIÈME TENTATIVE « FAIRE VIBRER UN VERRE PAR LE SON  »         

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DEUXIÈME TENTATIVE « FAIRE VIBRER UN VERRE PAR LE SON  »         

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Faire vibrer un verre par le son (jusqu’à le casser ?)

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Cette expérience nous semble très probante pour prouver la visualisation du son

En effet, le son produit par les frottements n’est pas directement sur le verre sur lequel on constate les mouvements des pailles

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En frottant le verre avec nos doigts, on le fait vibrer à sa fréquence de résonance, c’est-à-dire à une fréquence qui va alors le faire « chanter » de plus en plus fort (c’est comme l’effet balançoire lorsque l’on pousse au bon moment)

Ce son à cette fréquence va alors se propager jusqu’à l’autre verre qui possède également la même fréquence de résonance  et donc vibre à son tour très fort jusqu’à faire bouger les brindilles

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Ça marche bien !!! les brindilles dans le second verre bougent !!!

Par des mouvements circulaires de notre doigt mouillé sur le bord du verre,  en appuyant légèrement et allant ni trop vite ni trop lentement (1 tour en 2 secondes environ), on arrive à faire chanter le 1er verre qui va alors faire vibrer les pailles du second verre, qui ne touche pas le premier

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2 verres fins à pieds identiques

un peu d'eau

2 brindilles

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PREMIÈRE TENTATIVE « FAIRE CHANTER UN VERRE »           

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PREMIÈRE TENTATIVE « FAIRE CHANTER UN VERRE »           

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Faire vibrer un verre en faisant chanter un autre verre identique distant

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DEUXIÈME SÉRIE D'EXPÉRIENCES AUTOUR DES VERRES       

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DEUXIÈME SÉRIE D'EXPÉRIENCES AUTOUR DES VERRES       

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Objectif: Faire vibrer des verres par le son

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Pour nous,  cette expérience de Chladni est concluante par rapport à notre problématique

On peut visualiser le son, matérialiser l’effet des ondes sonores, car c’est le son qui fait directement vibrer le film plastique sans aucun contact physique

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Le film plastique vibre de par la pression des  ondes sonores, les graines s'éloignent donc des sommets de vibration pour finir aux endroits où le film ne vibre pas. Cela forme des figures.

Les vibrations du film plastique sont différentes selon la fréquence du son émis et cela produit donc des formes différentes selon le son

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Cette fois-ci, ça marche super bien !!! on obtient des figures !!!

Les graines s’agitent et forment des figures différentes selon le son émis.

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Une plaque: un saladier avec film plastique étirable

Une enceinte Bluetooth

Un PC avec logiciel Audacity

Graine de polenta

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TROISIÈME TENTATIVE « CHLADNI AVEC ENCEINTE »         

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TROISIÈME TENTATIVE « CHLADNI AVEC ENCEINTE »         

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On décide donc de tenter une troisième expérience de Chladni mais cette fois si avec une enceinte distante d’une plaque

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Pour nous, l'expérience de Chladni comme à l'origine, ne permet pas de visualiser proprement dit le son mais surtout, l'effet de la vibration d'une plaque, même si la vibration de la plaque produit un son

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Les grains s'agitent avec les vibrations de la plaque, ceux-ci s'éloignent donc des sommets de vibration (amplitude des ondes maximum) pour finir aux endroits où la plaque ne vibre pas (amplitude des ondes nulle). Cela forme des lignes.

Nous avons essayé de faire varier la position de frottement pour faire varier les formes mais difficile

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Ça marche un peu …

Les grains s'agitent et se rassemblent un peu

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Photo de notre expérience « Chladni à l’origine » avec archet   

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Photo de notre expérience « Chladni à l’origine » avec archet   

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Vidéo de référence pour expérience de « Chladni à l’origine »     

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Vidéo de référence pour expérience de « Chladni à l’origine »     

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Plaque aluminium de 0,8mm

Archet et une corde de guitare

Même principe de support que précédemment

Poivre

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DEUXIÈME TENTATIVE  « CHLADNI A L’ORIGINE »      

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DEUXIÈME TENTATIVE  « CHLADNI A L’ORIGINE »      

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Changement de plaque par une plaque plus fine

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Échec de notre expérience

La plaque ne vibre que sur les bords, sans doute plaque trop épaisse

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Schéma de l'expérience "Figures de Chladni" 

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Schéma de l'expérience "Figures de Chladni" 

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Une plaque métallique : plaque acier de 3mm

Archet et une corde de guitare

Fabrication d’un support

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PREMIÈRE TENTATIVE « CHLADNI A L’ORIGINE »   

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PREMIÈRE TENTATIVE « CHLADNI A L’ORIGINE »   

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Expérience comme l'a menée Chladni à l'origine, sans haut-parleur mais avec une plaque et un archet

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PREMIÈRE SÉRIE D'EXPÉRIENCES AUTOUR DES FIGURES DE CHLADNI    

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PREMIÈRE SÉRIE D'EXPÉRIENCES AUTOUR DES FIGURES DE CHLADNI    

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Objectif: Produire par le son des figures de Chladni

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Problématique = Comment matérialiser,  visualiser, donner une image du son ?

Démarche

Recherches sur internet autour des mots « visualiser son » et retenu un certains nombres de documents/vidéos qui nous ont inspirés
https://www.youtube.com/watch?v=DGDmyoBGehc « Résonance - Expérience de Chladni »
https://www.youtube.com/watch?v=6kLmlbkWJZ8 « Sons et Vibrations: Figures de Chladni »
https://www.youtube.com/watch?v=LE_NmKX9aH8 « Casser un verre avec une onde sonore »
http://forums.futura-sciences.com/physique/522105-tpe-resonnance.html
http://phymain.unisciel.fr/les-verres-qui-chantent/
https://www.youtube.com/watch?v=FWLxogmo-iU «Etude vibration ondes sonores»

Echange avec nos entourages sur ce que l’on imaginait faire pour répondre à notre problématique et pour avoir un peu d’aide pour le matériel nécessaire : achat sur internet et en magasin et fabrication

Quelques conseils et validation demandés au collège (professeur de Sciences physiques Chimie et de musique)

Décision de tenter des expériences pour mettre en évidence les ondes sonores autour de 2 séries d’expériences :

Autour des figures de Chladni :

Expérience de Chladni  comme à l’origine

Puis avec une petite enceinte Bluetooth et un logiciel de son

Autour de la résonance des  verres

Faire chanter un verre

Faire vibrer un verre par le son

Organisation de notre travail :

Nous avons fait des recherches et réfléchi chacune de notre côté

Nous nous sommes programmées des journées de travail ensemble (6)

Ces journées nous ont servies à mettre en commun nos idées, réaliser et filmer les expériences et finaliser le padlet

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Pourquoi ce choix « Visualisation du son » ?   

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Pourquoi ce choix « Visualisation du son » ?   

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Choix instinctif car intrigant, intéressant et passionnant

Le son est un phénomène intrigant car invisible et tenter de le visualiser avait un côté un peu magique

Egalement intéressant de comprendre le son car nous écoutons beaucoup de musique

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Pourquoi ce choix ?

Problématique et démarche

Qu’est-ce qu’un son ?

1ère série d’expériences
2ème série d’expériences

Conclusion