Sujets de TP - Université du Maine
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1. s avoir l ch la corde Tracer sur un m me graphe une p riode de signal pour diff rents points d attaque et diff rents points de mesure attaque au milieu de la corde et 10cm d un chevalet mesure au milieu de la corde et 10cm de l autre chevalet Avec l aide de l enseignant interpr ter les r sultats 1 2 2 Etude de la fr quence des oscillations en fonction de la longueur En admettant que la fr quence d oscillation de la corde correspond un trajet aller et retour de l onde sur toute la longueur de la corde donner l expression de la premi re fr quence propre en fonction de la c l rit des ondes et de la longueur Pour une m me tension d terminer la c l rit des ondes en utilisant la relation pr c dente pour diff rentes valeurs de la longueur Discuter les r sultats La relation pr c dente est elle v rifi e 1 3 Oscillations forc es R gler la corde sur une longueur de 50cm Mesurer tr s pr cis ment la fr quence de l oscillation Placer l excitateur sous la corde peu pr s au quart de sa longueur et lui envoyer un signal sinuso dal dont la fr quence est la fr quence d oscillation libre de la corde Augmenter l amplitude du signal jusqu ce qu une oscillation apparaisse En m me temps varier tr s l g rement la fr quence en cherchant obtenir une amplitude d oscil lation maximale sur la fr quence fondamentale Noter la fr quence obtenue Avec le stro2. Universit du Maine UFR Sciences et Techniques Ecole Sup rieure des Beaux Arts du Mans Mast re Design Sonore 2009 2010 Christophe Ayrault Bertrand Lihoreau Andr Almeida 1 Etude de la corde vibrante But l objectif est d tudier les oscillations libres et les modes propres de la corde vibrante 1 1 Mode d emploi Dans ce TP on utilisera deux bobines self inductances avec un noyau en fer doux qui coupl es avec la corde joueront le r le de transducteurs lectrodynamiques L un sera utilis comme r cepteur et l autre comme excitateur Ces deux transducteurs seront reli s un ampli entr e de l ampli s il s agit du r cepteur et sortie de ampli s il s agit de l excitateur La corde est fix e sur un banc pr vu cet effet La tension de la corde peut tre modifi e l aide de poids accroch s une tige sur laquelle sont dessin es des encoches Pour maintenir une tension constante il est pr f rable de veiller ce que la tige soit toujours horizontale ce qui pourra se faire en tournant la vis l autre extr mit de la corde 1 2 Oscillations libres Placer le d tecteur sous la corde et visualiser le signal capt sur un oscilloscope num rique En oscillations libres on utilisera le mode d clench single de l oscillo scope 1 2 1 Etude des signaux pour une longueur donn e 50cm Pincer la corde et chopper le signal sur l oscilloscope juste apr
3. ar une courbe de r ponse fr quentielle Nous allons mesurer cette courbe 4 3 Travail pr liminaire Le syst me tudier est un pot d chappement de camion un syst me qui permet d att nuer le bruit produit par un moteur explosion Placer le pot d echappement face au haut parleur Brancher le haut parleur sur l amplificateur Utiliser un microphone Panasonic pour mesurer le son proche ou l entr e du pot d chappement Ce microphone sera branch une des entr es pr amplificateur situ s derri re l amplificateur Le deuxi me microphone est plac la sortie du pot d chappement La sortie devra tre combl e de mousse isolante acoustique de fa on emp cher le son directe provennant du HP 4 4 Observation du signal temporel Brancher l entr e de l amplificateur sur un G n rateur de Basses Fr quences Choisir une onde carr e en mode burst avec un temps de r p tition de quelques centaines de ms Augmenter la fr quence jusqu 1kHz ceci r duit la dur e du cr nau Avec un connecteur en T observer simultan ment la sortie du GBF sur un canal de l oscilloscope Sur l autre canal observer le son mesur par le microphone plac la sortie du pot d chappement 4 5 Effet sur une onde sinuso dale R gler maintenant le GBF en mode normale teindre le mode burst et en onde sinuso dale Observer simultan ment le son d entr e et celui de sortie sur l osci
4. boscope observer les oscillations de la corde Exciter maintenant la corde avec un signal de fr quence double et comme auparavant varier tr s l g rement la fr quence en cherchant obtenir une amplitude d oscillation maximale Noter la fr quence obtenue et comparer avec la pr c dente Discuter le r sul tat Avec le stroboscope observer les oscillations de la corde TP acoustique physique n 2 R flexion et transmission des ondes Le but de ce TP est d tudier la propagation d ondes impulsionnelles dans un tuyau avec discontinuit de section Pour cela on g n rera des impulsions avec le g n rateur HP33120A d une dur e suffisamment courte pour que les ondes incidentes et r fl chies ne se recouvrent pas au niveau des microphones utiliser des tones burst d une p riode de fr quence comprise entre 1 et 3 kHz On utilisera l oscilloscope num rique en mode d clench le d clenchement se faisant sur le microphone plac pr s du haut parleur 2 1 Travail pr alable Mesurer pr cis ment les dimensions des tuyaux et la position exacte des trous pr vus pour loger les microphones A l aide de la source talon d terminer la sensibilit des deux microphones qui seront utilis s par la suite 2 2 Premi re partie prendre le tuyau de petit diam tre coupl au haut parleur Placer les micros dans les logements pr vus cet effet Avec l oscilloscope num rique faire l acquisition des impulsions su
5. ions r sultant des deux trajets Placer une plaque de mousse sur le sol et r p ter l exp rience avec le haut parleur inclin comme pr c demment 3 4 Etude en r gime sinuso dal Enlever la plaque de mousse sur le sol mais garder l exp rience strictement dans la m me configuration g om trique avec le haut parleur inclin m mes amplitudes des ondes directe et r fl chie Alimenter le haut parleur avec un sinus pur Demander l encadrant de visualiser l analyseur la densit spectrale de puissance du microphone 2 et choisir la bande fr quentielle ad quate l tude ci dessous entre 2 et 4 kHz en g n ral En faisant varier la fr quence dans cette bande rechercher l oscilloscope les fr quences pour lesquelles l amplitude est maximale ainsi que celles pour lesquelles elle est minimale En utilisant un raisonnement en terme d ondes progressives pures d phas es expli quer comment ces fr quences sont corr l es avec la diff rence de marche 4 Mesure de la r ponse d un syst me acoustique 4 1 But Observer l effet du filtrage sur un signal sonore et sur sa composition fr quentielle 4 2 Introduction Un filtre acoustique est un syst me qui att nue pr f rentiellement certaines fr quences et en laisse passer d autres Le son qui lui est appliqu l entr e est transform en un son de sortie dont la composition par fr quence correspond celle initiale multipli e filtr e p
6. isinage du haut parleur compl te le dispositif exp rimental Haut parleur Micropone Trajet direct avec r flexion GBF Oscilloscope 3 3 Etude en r gime impulsionnel Mettre les diff rents l ments de la manipulation en place dans un espace le plus an cho que possible Mesurer pr cis ment la distance entre la source et le microphone ainsi que la hauteur des deux l ments Calculer la diff rence entre les trajets direct et r fl chis diff rence de marche Envoyer un signal de type burst impulsion sur le haut parleur On choisira une impulsion constitu e d une seule p riode de sinus et une fr quence de r p tition de l ordre du Hertz et on utilisera l oscilloscope num rique en mode d clench single On choisira galement une fr quence suffisamment lev e pour que l on puisse distinguer clairement les impulsions r sultant des deux trajets Mesurer les temps de propagation entre haut parleur ou mieux le microphone de contr le et l autre microphone pour les deux trajets Comparer avec les valeurs th oriques Incliner le haut parleur vers le sol en visant approximativement le point mi distance du haut parleur et du microphone et r p ter la mesure Interpr ter les changements visualis s sur l oscilloscope Incliner cette fois ci le haut parleur vers le sol de sorte avoir la m me amplitude pour les ondes directes et r fl chies Calculer le rapport des amplitudes des impuls
7. lloscope Celui d entr e ne devrait pas varier d amplitude Que se passe t il avec celui de sortie lorsque la fr quence est vari e 4 6 Mesure de la courbe de r ponse fr quentielle Pour la mesure de r ponse nous utiliserons un analyseur de spectre Il peut simultan ment g n rer et enregistrer un signal Nous l utiliserons pour g n rer un signal poss dant de l nergie distribu e dans toutes les fr quences mesurer L analyseur enregistre et calcule la Transform de Fourier des deux signaux ce qui permet de les comparer et donc mesurer pour chaque fr quence le rapport entre l nergie la sortie et celui l entr e
8. r les micros 1 plac pr s du haut parleur et 2 plac pr s mais pas trop de l extr mit ouverte du tube Mesurer le plus pr cis ment possible les retards entre les diff rentes impulsions et en d duire la vitesse de propagation dans le tube Evaluer l incertitude sur cette mesure Sur le micro 2 on doit pouvoir observer 2 impulsions Mesurer l amplitude de ces impulsions et en d duire la valeur du coefficient de r flexion Renouveler l op ration en obturant le tube avec une paroi rigide 2 3 Deuxi me partie Fixer le tube de grand diam tre sur le premier tube Placer un microphone de chaque c t de la discontinuit ne pas oublier de boucher les trous inutilis s avec de la p te modeler Avec l oscilloscope num rique faire l acquisition des impulsions sur les micros 1 et 2 Mesurer le plus pr cis ment possible l amplitude des diff rents signaux En d duire les coefficients de r flexion et de transmission en pression au niveau de la discontinuit 3 R flexion sur une paroi et interf rences 3 1 But Faire le lien entre diff rence de marche et interf rences 3 2 Manipulation Un haut parleur est plac sur un tabouret A une distance de l ordre du m tre et la m me hauteur on place un microphone Les ondes g n r es par le haut parleur se propagent vers le microphone suivant deux trajets possibles le trajet direct et le trajet avec r flexion sur le sol Un microphone de contr le situ au vo
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