Intervention dans une classe de teminale sur le thème de l'acoustisque

Publié par Béatrice Vial-Montpellier, le 4 mars 2017   500

Nous sommes trois étudiants en deuxième année à l'école des Mines de Saint-Étienne et dans le cadre de notre formation, nous avons dû intervenir auprès d'une classe de terminale sur la notion d'acoustique. Tout a commencé par un travail autour de la médiation, afin de mieux connaître les postures à adopter face à un tel public. Suite à cela nous avons contacté le professeur de physique M Gayton auprès duquel nous allions intervenir. Initialement, la séance devait se dérouler ainsi : après avoir introduit la notion d'onde progressive nous voulions petit à petit nous diriger vers les ondes stationnaires et ainsi finir la séance en présentant des dispositifs tels que la corde de Melde ou encore les cordes de guitare. Or le professeur nous a fait savoir que les élèves connaissaient déjà la notion d'onde stationnaire.

Nous avons donc dû remanier totalement la séance initialement prévue et ceci fut l'une des premières difficultés rencontrées.

Nous avons donc décidé d'adopter le plan de séance suivant : dans un premier temps, nous nous sommes présentés à la classe et nous avons décrit notre parcours. Puis nous avons voulu tester leurs connaissances : que savaient-ils déjà des ondes, des ondes stationnaires ? À l'issue de ces questions, nous avons fait un rappel des notions de base sur les ondes : lien entre longueur d'onde, fréquence et célérité (vitesse = longueur d'onde * fréquence), le fait que l'onde se propage de proche en proche. Pour ce dernier point, nous avons utilisé l'analogie suivante : deux camarades se poussent, une première fois lorsqu'ils sont très proches et une deuxième fois lorsqu'ils sont un peu plus éloignés. Cette petite modélisation permet de constater pourquoi l'onde sonore se propage plus vite dans l'eau que dans l'air par exemple. Nous avons pu constater que les élèves avaient du mal à retrouver la première relation. Pour cela, nous avons abordé la question d'un point de vue dimensionnel : une vitesse est une longueur divisée par un temps. Cette approche permet de vérifier aisément si une formule peut ou ne peut pas être correcte.

Nous avons également fait le lien entre l'onde stationnaire et les instruments à corde. Les lycéens ont rempli des bouteilles d'eau, lorsque la bouteille se remplit on constate que le son devient de plus en plus aigu. En effet, tout se passe comme si la longueur de la corde vibrante diminue, or cette dernière et la fréquence du son sont reliées par la relation f=c/l où c est la célérité du son.

De plus, en soufflant correctement dans la bouteille, suivant la hauteur d'eau, on entend différentes notes plus ou moins aigues. Cette expérience très auditive, facile à mettre en œuvre démontre bien le fait que longueur de corde et fréquence sont inversement proportionnelles.

Après avoir abordé la notion de fréquence au travers de ces expériences, nous avons entamé le dernier volet de notre exposé : la notion d'isolation phonique. Pour cela nous avons mis en place l'expérience suivante : un GBF était relié à un haut-parleur, pour réceptionner le signal nous utilisons soit un sonomètre soit un micro relié à un oscilloscope. Au début, nous avons aidé les élèves à régler les oscilloscopes afin que le signal reçu soit correctement affiché sur l'écran. Puis nous avions apporté du carton et de la laine de verre que les lycéens ont mis entre le micro et le haut parleur. Suite à cela, le GBF envoie un signal sinusoïdal (qui ne comporte donc qu'une seule fréquence dans la décomposition de Fourier). La manipulation consistait à envoyer plusieurs fréquences et de constater que les basses fréquences étaient moins atténuées que les hautes. Les résultats obtenus étaient satisfaisant étant donné que nous avons dû tester la manipulation le matin même car nous ne disposions pas du matériel nécessaire pour tester avant. Comme l'objectif de ce TP était de "faire sentir les choses" nous avons ensuite montré un graphique illustrant ce que l'on pourrait obtenir en faisant plus de mesures.

Nous avons rapidement évoqué la fréquence de résonnance et nous avons terminé par un bref propos sur les parois doubles en nous appuyant sur le deuxième graphique.

Cette présentation fut très formatrice, il faut savoir trouver les bons mots pour expliquer les phénomènes surtout lorsque l'on sent que son auditoire a du mal à vous comprendre.

Pour cette présentation nous nous sommes majoritairement appuyés sur nos connaissances acquises en classes préparatoires. Concernant la partie isolation phonique nous avons utilisé internet : http://www.ac-grenoble.fr/lycee/roger.deschaux/doc...