Défi: Faites sonner les cuillères !

Ce qu'il te faut...
- une petite cuillère en métal
- une ficelle d'environ 30 ou 40 cm
Ce que tu vas découvrir...
- Découvrir ce qu'est une onde
- Découvrir ce qu'est le son
- Découvrir ce qu'est la propagation du son

Déroulement du défi

En tenant la cuillère par le manche, tape doucement la cuillère sur le bord d'une table. Tu entends certainement le bruit de l'impact, un petit "clung". Le but de cette expérience est d'arriver à entendre ce son aussi fort qu'une cloche d'église: un grand "dong".
 
Essaye de trouver tout seul avant de lire la solution !
 

Comment ça marche ?

Caillou dans l'eau
Un caillou jeté dans l'eau crée des vagues rondes qui s'éloignent du centre.
 
Si tu jettes un caillou dans l'eau, il se crée des vagues en forme de ronds autour de là où le caillou à toucher l'eau. Ces vagues se déplacent en s'éloignant du centre. Elle modélise ce que l'on appelle une onde. Pour faire simple, c'est une force qui se déplace dans de la matière. Quand le caillou touche la surface, il appuie très fort sur l'eau qui se trouve en dessous et lui donne de l'énergie. Cette énergie se transmet aux molécules d'eau à côté, qui les transmettent à côté et ainsi de suite.
cascade de domino
Un domino en entraine un autre. Chacun tombe à son tour, transmettant son énergie au suivant.
L'eau, à l'endroit où est tombé le caillou, fait comme un ressort: elle monte et descend verticalement. L'énergie est transmise horizontalement le long de la surface et la vague avance. C'est comme des dominos. Le caillou a touché l'eau à un endroit et lui a donné de l'énergie. Comme un doigt qui ferait tombé un domino. En tombant il cogne le voisin qui tombe à son tour et ainsi de suite. L'énergie se transmet horizontalement et tu peux voir ce que l'on appelle le front d'onde qui se déplace, c'est à dire l'endroit où l'énergie se transmet ou encore le domino en train de tomber.
 
Dans le cas du caillou, l'eau n'avance pas, elle se déplace de haut en bas au gré des vagues, comme un bateau le ferait. D'ailleurs, si tu plaçais un bouchon flottant dans l'eau, tu le verrais monter et descendre. La vague avance en s'éloignant du centre, mais le bouchon monte et descend. On dit alors que l'onde est transversale.
Logo astuce
Fait l'expérience !
 
Fait l'expérience dans ton bain avec un bouchon, un bateau ou un canard en plastique. Quand la surface est calme, frappe la avec ta main à côté du canard. La vague se déplace horizontalement vers le bord de la baignoire, mais le canard se déplace verticalement. C'est ça une onde transversale: la matière se déplace perpendiculairement à l'énergie.
 
Il existe aussi des ondes longitudinales, ça veut dire que dans ce cas, le canard se déplacement pas verticalement mais horizontalement comme la vague.
 
Imagine que tu fasses une file indienne avec tes amis comme une file d'attente. Si tu pousses très fort sur le dernier, la force de tes mains est horizontale. Ton ami va être poussé en avant et se déplace aussi horizontalement. En trébuchant il pousse celui de devant qui avance à son tour et pousse celui encore devant. C'est ça une onde longitudinale: la matière se déplace dans le même sens que l'énergie.
 
D'accord, c'est bien beau tout ça, mais quel rapport avec la cuillère ?
Quand la cuillère cogne la table, il se crée une onde de choc: la cuillère se met à vibrer. Cette vibration est transmise à l'air. Concrètement, des molécules de gaz qui composent l'air se mettent à vibrer. En vibrant, elles transmettent leur énergie aux molécules à côté qui vibrent à leur tour : comme si elles les poussaient. Ces molécules d'air poussent les suivantes qui à leur tour se mettent à vibrer et ainsi de suite jusqu'à arriver à tes oreilles. C'est ça qu'on appelle le son: une vibration de la matière qui se transmet de molécule en molécule. Comme une onde longitudinale !
Lorsqu'il arrive à ton oreille, le son fait vibrer une membrane à l'intérieur de l'oreille qui s'appelle le tympan. Cette petite peau très fine vibre et tout un mécanisme de minuscule os vont alors transformer le son en un signal que ton cerveau pourra comprendre. C'est ça entendre un son : ton tympan vibre, il fait bouger un mécanisme de petits os qui transmettent l'information à ton  cerveau.
Logo définition
Le son est une vibration de la matière qui se déplace comme une onde longitudinale. On appelle propagation du son le déplacement du son dans l'air, ou encore le fait qu'une molécule qui vibre transmet son mouvement à la suivante et ainsi de suite, depuis là d'où provient le son jusqu'à ton oreille.
 
Pourquoi quand j'ai les doigts dans les oreilles, j'entend le son plus fort ?
Nous avons vu que le son, c'est les molécules de l'air qui vibrent tour à tour, depuis la cuillère jusqu'à tes oreilles. En fait, le son se propage (il se transmet ou se déplace) dans toutes les matières. Le métal de la cuillère, l'air autour, la table, la ficelle, ton corps, etc... Seulement il se déplace plus ou moins bien selon la matière.
Logo astuce
Fais l'expérience !
 
1- Fait vibrer ta main de haut en bas très très vite.
2- Maintenant fait pareil, mais plus haut et plus bas.
 
Si ta main était une molécule d'air en train de vibrer à cause d'une onde qui la traverse, la distance que parcourt ta main s'appelerait l'amplitude de l'onde. Dans un son, plus les molécules bougent loin, plus le son est fort : ton tympan vibre beaucoup.
grande amplitude = son fort
petite amplitude = son faible
La vitesse à laquelle du bouge ta main, le nombre d'aller-retour par seconde qu'elle fait, s'appelle la fréquence. Dans un son, plus les molécules bougent vite, plus le son est aigu : ton tympan vibre vite.
grande fréquence = son aigu
petite fréquence = son grave
 
Tu devines la réponse maintenant ?
L'air transmet moins bien le son que la ficelle. Dans l'air, au fur et à mesure que le son avance, l'amplitude diminue et le son devient donc de moins en moins fort au fur et à mesure qu'il va loin. C'est pour cela que de loin, il faut crier pour s'entendre ! Dans la ficelle, cette amplitude diminue moins vite. Quand il arrive à tes oreilles, le son n'a pas trop diminué, et tu l'entends donc plus fort !
 
Error
Le savais-tu ?
 
Dans l'eau, le son se transmet encore mieux. D'un bout à l'autre d'une piscine, tu peux entendre un ami qui parle sous l'eau ! D'ailleurs, les baleines peuvent communiquer entre elles d'un bout à l'autre de l'océan sur des centaines -même des milliers- de kilomètres. Incroyable non ?

Trucs à tester...

- Est-ce que l'expérience fonctionne avec une cuillère en plastique ?
- Et si tu colles ton oreille à la table ?
- Et avec une ficelle d'une autre matière, par exemple du fil à scoubidou ?

En résumé

En résumé...
 
Nous avons vu beaucoup de chose compliquées dans cet article ! Voici ce qu'il faut retenir :
- Un son est une vibration des molécules dans une matière (de l'air ou autre chose). Cette vibration se déplace, on dit que c'est une onde.
- Nous avons vu deux types d'ondes. Longitudinales quand la matière se déplace dans le même sens que l'onde : par exemple le son dans l'air. Transversale lorsque la matière se déplace dans le sens inverse : par exemple une vague dans l'eau.
- Le nombre de vibration par seconde des molécules s'appelle la fréquence. Plus elle est grande, plus le son est aigu, plus est petite, plus le son est grave.
- La distance parcourue par les molécules durant une vibration est l'amplitude. Plus elle est grande, plus le son est fort, plus est faible, plus le son est doux.
- La propagation du son, c'est la transmission des vibrations des molécules les unes aux autres, ou encore le déplacement du son.
- Certaines matières conduisent mieux le son que d'autres. L'eau ou le métal par exemple conduisent mieux que l'air. On entend donc plus loin dans l'eau que dans l'air.
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