On
se propose d'étudier le son produit par deux cordes métalliques de
longueurs différentes puis la transmission et la réception d'un son par
ondes hertziennes.
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Etude des sons.
Quand
on pince une corde métallique tendue entre deux points reliés à une
caisse de résonance, la note entendue est le résultat d'une suite de
phénomènes physiques.
Identifier
la chaine des différents phénomènes physiques en classant dans l'ordre
les propositions suivantes, depuis l'émission de la note jusqu'à la
perception.
a)
mise en vibration de l'air ; b) propagation des vibrations jusqu'à
l'oreille ; c) mise en vibration du tympan ; d) mise en vibration de la corde.
d) ; a) ; b) ; c).
On a enregistrer, à l'aide d'un microphone et d'un dispositif
d'acquisition, le signal électrique u(t) correspondant au son produit
par chaque corde vibrante tendue ( sons 1 et 2 ) et le son émis par un
haut-parleur alimenté par un GBF ( son 3). On a obtenu les courbes
suivantes :
Quels sont les sons sui comportent des harmoniques ?
Les
courbes correspondants aux sons 1 et 2 ne sont pas des sinusoïdes ; ces
deux sont ne sont pas purs, ils possèdent des harmoniques. La courbe
correspondant au son 3 est une sinusoïde : le son 3 est pur; il ne
comporte pas d'harmonique.
Ces trois sons ont la même hauteur.
A quelle grandeur physique est associée la hauteur d'un son ? Calculer la valeur de cette grandeur..
La hauteur du son est associée à la fréquence du mode fondamental.
f = 1/T = 1/(7,5 10-3) = 133 ~1,3 102 Hz.
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Le son 1 et le son 2 ont-ils le même timbre ? Justifier.
Les
courbes correspondantes aux sons 1 et 2 sont très différentes ; ces
deux sons n'auront pas les mêmes harmoniques, donc des timbres
différents.
Transmission du son 3.
Pour
pouvoir transmettre un signal sonore par ondes hertziennes, il est
nécessaire de moduler la tension électrique délivrée par le microphone.
La chaîne nécessaire pour sa moduation est la suivante :
Parmi
les propositions suivantes, attribuer l'adjectif correspondant à la
nature des signaux désignés sur la figure par les lettres a, b, c :
c) signal modulé ; a) signal modulant ; b) signal porteur.
Comment nomme t-on le dispositif X ?
Un multiplieur.
Le signal s(t) obtenu en sortie du dispositif X est représenté sur les deux figures suivantes :
Expliquer pourquoi le signal modulé obtenu est en accord avec l'utilisation du son 3 comme tension modulante.
L'enveloppe du signal modulé s(t) est identique à la sinusoïde correspondant au son 3.
Déterminer la fréquence F de la porteuse.
T = 0,1 ms = 1,0 10-4 s ; F = 1/T = 1/(1,0 10-4) =1,0 104 Hz.
Déterminer la valeur du taux de modulation m = (smax-smin) / (smax+smin).
m = (6-2) / (6+2) = 0,5.
Lorsqu'on intervient sur certains réglages, une nouvelle tension s'(t) est obtenue comme l'indique la figure suivante :
Comment nomme t-on ce phénomène ?
Surmodulation.
Démodulation.
Pour capter le signal émis l'antenne réceptrice est reliée à un circuit d'accord oscillant LC.
Quelle doit être la fréquence propre f0 de ce circuit pour une bonne réception ?
f0 doit être égale à la fréquence F = 1,0 104 Hz de la porteuse.
Calculer la capacité C du condensateur si L = 2,0 mH pour une bonne réception.
f02 =1/(4p2 LC) ; C = 1/(2p Lf02) = 1/(6,282 *2,0 10-3 * 108) =1,27 10-7 ~1,3 10-7 F.
Le circuit de démodulation, placé derrière le circuit d'accord, est constitué de deux modules :
Pour chacun des modules 1 et 2, indiquer leur nom et leur rôle.
Module 1 : le détecteur d'enveloppe élimine la porteuse et ne conserve que son enveloppe.
Module 2 : un filtre passe haut élimine la composante continue U0.
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