Activités étudiantes pour Les Ondes Sonores
Informations sonores
Tout ce que nous avons entendu a été fait par une vibration. Une vibration dont l'énergie a été transférée à nos oreilles à l'aide d'ondes longitudinales. Les ondes longitudinales sont des ondes dans lesquelles les particules du milieu vibrent dans la même direction que celle dans laquelle elles se déplacent. Les ondes sonores peuvent voyager à travers les solides, les liquides et les gaz. Les ondes sonores ne peuvent pas traverser le vide, elles ont besoin d’un moyen de transport. Les ondes sonores se déplacent le plus rapidement dans les solides, car les particules qui les forment sont proches les unes des autres et forment des liaisons solides. Vous pouvez revoir les arrangements de particules de solides, de liquides et de gaz en utilisant les activités des plans de leçon sur l’ État de la matière. Le son voyage à 340 m / s dans l'air, à 1560 m / s dans l'eau et à 5000 m / s en acier. C'est beaucoup plus lent que la vitesse de la lumière, qui est de 3 x 10 8 m / s (300 000 000 m / s). Cela explique la différence entre voir l'éclair et le grondement du tonnerre. Comme d'autres ondes, telles que les ondes électromagnétiques , les ondes sonores peuvent être réfléchies, réfractées et diffractées. Les ondes sonores réfléchies sont plus communément appelées «échos».
Le volume et la hauteur d'un son sont liés à la forme de l'onde sonore. La sonie d'une onde est liée à l'amplitude de l'onde. Plus l'amplitude est grande, plus le son est fort. La hauteur est liée à la fréquence d'une onde, mesurée en hertz. Une onde avec une fréquence élevée a un ton aigu. Bien que nous ne puissions pas voir les ondes sonores, nous pouvons utiliser un oscilloscope connecté à un microphone pour produire une représentation visuelle des ondes. À l'aide d'un oscilloscope, nous pouvons comparer la hauteur et le volume de différentes ondes.
L'audition humaine normale se situe entre 20 Hz et 20 000 Hz (20 kHz). La portée auditive varie d'une personne à l'autre, la portée auditive diminuant avec l'âge. Le son dont la fréquence est supérieure à 20 kHz est appelé ultrason ; les sons dont la fréquence est inférieure à 20 Hz sont appelés infrasons.
L'échographie a une gamme d'utilisations pratiques. Les ultrasons peuvent être utilisés pour vérifier l’évolution d’une grossesse. Contrairement aux rayons X, qui sont ionisants, les ultrasons ne nuisent pas au fœtus. Ils sont également utilisés par certains animaux, comme les chauves-souris et les dauphins, pour localiser des objets. Ces animaux envoient une impulsion ultrasonore puis écoutent l'écho. La différence de temps et l'emplacement de cette onde réfléchie donnent aux animaux une idée de l'endroit où se trouve l'objet.
Les oreilles humaines ont été adaptées pour bien localiser les sons. Avoir deux oreilles permet aux humains de déterminer la direction d'où provient le son. La partie externe de l'oreille, connue sous le nom de pinna, canalise les ondes sonores dans le canal auditif. Au bout du canal auditif se trouve un très fin morceau de peau appelé tympan. Les ondes sonores font vibrer le tympan. De l'autre côté du tympan se trouvent trois très petits os, appelés collectivement osselets. Ces trois os sont appelés le marteau, l'enclume et l'étrier en raison de la forme des os. Ces os sont disposés de manière à amplifier les vibrations. L'étrier est relié à la cochlée. La cochlée est remplie de fluide qui convertit les vibrations en signaux électriques. Ces signaux sont ensuite acheminés vers le cerveau via le nerf auditif.
Questions essentielles pour le son
- Qu'est ce que le son?
- Comment pouvez-vous changer le son?
- Pourquoi n'entendez-vous pas dans l'espace?
- Comment le son peut-il être utile?
- Entendons-nous la même chose que les autres animaux?
Conseils pratiques sur les ondes sonores et les parties de l'oreille
Engagez les élèves dans une expérience pratique sur les ondes sonores en utilisant des matériaux simples en classe
Suscitez la curiosité en réalisant une enquête sur les ondes sonores avec des objets du quotidien. Les élèves peuvent utiliser des règles, des élastiques ou des diapasons pour explorer les vibrations et observer comment le son se propage à travers différents milieux.
Guide les élèves dans la construction d’un instrument de musique fait maison simple pour visualiser la hauteur et le volume
Favorisez l’apprentissage en aidant les élèves à créer des instruments DIY, comme des flûtes en pailles ou des guitares en boîte à chaussures. Utilisez-les pour démontrer comment la longueur, la tension ou l’épaisseur influence la hauteur et le volume des sons.
Encouragez les élèves à enregistrer et comparer des sons à l’aide d’oscilloscopes en ligne gratuits
Encouragez l’exploration en permettant aux élèves d’utiliser un oscilloscope basé sur le navigateur. Laissez-les enregistrer des sons, observer la forme des ondes et comparer l’amplitude et la fréquence pour relier les données visuelles à ce qu’ils entendent.
Organisez une chasse au trésor sonore en classe pour encourager le travail d’équipe
Favorisez la collaboration en défiant les groupes de trouver des objets produisant des sons aiguës ou graves, ou des volumes forts ou faibles. Discutez pourquoi chaque objet sonne différemment en fonction du matériau et de la taille.
Concluez par une réflexion de groupe sur l’utilisation du son dans la vie quotidienne et la technologie
Reliez l’apprentissage en invitant les élèves à réfléchir aux usages réels du son, des instruments de musique à l’échographie médicale. Encouragez la discussion sur comment la compréhension des ondes sonores améliore la technologie et la communication.
Questions fréquemment posées sur les ondes sonores et les parties de l'oreille
Qu'est-ce que le son et comment est-il produit ?
Le son est produit par des vibrations qui se déplacent à travers un médium, comme l'air, l'eau ou les solides. Ces vibrations créent des ondes sonores que nos oreilles détectent et interprètent comme du son.
Pourquoi ne peut-on pas entendre le son dans l'espace ?
On ne peut pas entendre le son dans l'espace parce que les ondes sonores ont besoin d'un médium comme l'air ou l'eau pour voyager. L'espace est un vide, ce qui signifie qu'il n'y a pas de particules pour que les vibrations se déplacent, donc pas de son audible.
Comment le ton et le volume sont-ils liés aux ondes sonores ?
Le ton est déterminé par la fréquence d'une onde sonore, tandis que le volume dépend de l'amplitude. Une fréquence plus élevée correspond à un ton plus aigu, et une amplitude plus grande à un volume plus fort.
Quelles sont les utilisations pratiques de l'échographie dans la vie quotidienne ?
L'échographie est utilisée pour des imageries médicales (comme la vérification des grossesses), et par des animaux comme les chauves-souris et les dauphins pour la navigation et la localisation d'objets par écho.
Comment les oreilles humaines détectent-elles et traitent-elles le son ?
Les oreilles humaines collectent les ondes sonores par le pavillon, les dirigeant vers le tympan, qui vibre. Ces vibrations sont amplifiées par les osselets et converties en signaux électriques dans la cochlée, puis envoyées au cerveau via le nerf auditif.
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