Chant du trombone

De Wikidebrouillard.

La vidéo "Chant du trombone"
La vidéo "Chant du trombone"


Sommaire

Présentation de l'expérience

Comment faire bouger une fine tige métallique (un trombone déplié) sur un verre à pied, sans même le toucher.

Matériel

L'expérience

La manipulation

  • Déplier un trombone de façon à obtenir une fine tige métallique droite.
  • Disposer deux verres, proches l'un de l'autre mais pas collés (1 cm d'écart), et qui contiennent un petit peu d'eau.
  • Faire chanter les deux verres, en faisant glisser le doigt humidifié sur leur bord. Lorsque les deux verres semblent produire le même son, l'expérience est prête.
  • Poser la tige du trombone sur un des deux verres, et faire glisser le doigt sur le bord du deuxième verre de façon à le faire chanter.

Que voit-on ?

On remarque que le trombone se déplace sur le verre.

Explications

De manière simple

Lorsque l'on passe le doigt sur le bord du verre, on produit un son. Physiquement, un son est une vibration dans l'air, c'est à dire une variation de pression qui se reproduit identique à elle-même N fois par secondes. On dit que sa fréquence est N Hertz. Une fréquence élevée correspond à un son aigu alors qu'une fréquence basse corrspond à un son grave. Ce sont les vibrations mécaniques du verre qui sont transmises à l'air. Les vibrations mécaniques du verre sont provoquées par le frottement rugueux du doigt sur le bord du verre. Notez que l'on pourrait faire chanter le verre en le frappant: [1],[2]

C'est tout le verre qui vibre. La fréquence de cette vibration est déterminée par la forme et la matière du verre mais pas fondamentalement par la façon de l'exciter. Or on a pris garde à obtenir le même son avec les deux verres, donc la même fréquence de vibration. Lorsque l'on produit cette vibration en faisant chanter le premier verre (émetteur), l'autre verre (récepteur) reçoit facilement cette vibration et se met à vibrer de la même façon. A ce moment le trombone qui sert de détecteur se met à bouger: Ce sont les petites vibrations induites dans le verre récepteur qui déplacent le trombone.


Allons plus loin dans l'explication

Ceci est le principe de résonance: lorsque l'on met un élément en présence de sa fréquence de résonance, celui se met à vibrer, même si l'intensité de la vibration excitatrice est faible. Il existe de nombreux exemples de phénomènes de résonnance où de l'énergie est échangée entre un émetteur et un récepteur accordés sur la même fréquence propre, pas seulement dans le domaine mécanique. D'ailleurs le plus répandu se rencontre dans le domaine électrique et surtout radioélectrique. Votre récepteur radio ou votre portable fonctionnent grâce à la résonnance. On n'entend qu'un seul émetteur, celui qui est accordé sur le récepteur. Au passage on peut noter que le récepteur a besoin de très peu de puissance excitatrice pour répondre de manière audible.

Mais ce phénomène peut également se manifester négativement. Il existe un exemple célèbre et très spectaculaire. Il s'agit de la destruction du pont de Tacoma sous l'action du vent: [3]


Un peu de vocabulaire

Il ne faut pas confondre raisonner et résonner ! On raisonne avec son cerveau: on met à l'oeuvre sa raison. On ne résonne pas avec sa tête, sinon c'est qu'elle est vide ! En fait, résonner signifie littéralement "re-sonner".


Questions à expérimenter

Comment peut-on montrer que la fréquence produite par le verre est déterminée par le verre et non par le frottement du doigt ? Que se passe-t-il si on ajoute de l'eau sans changer la façon de frotter le doigt ?

Peut-on exciter le verre d'une autre façon qu'avec le doigt ? Est-ce que ca marche en frappant le verre ?

Est-on bien sûr que la vibration du premier verre se transmet au second uniquement par l'air ? Est-ce que la table joue également un rôle pour transmettre le son ? Comment pourrait-on supprimer la transmission par la table ? Comment "isoler" le verre émetteur de la table ?

Vérifiez que si verre émetteur et verre récepteur sont désaccordés, le trombone placé sur le verre récepteur ne bouge plus du tout.


Liens avec d'autres expériences

Sur Wikipedia

Phénomène de résonnance


Expériences sur Wikidébrouillard


Applications : liens avec le quotidien

Cela explique pourquoi, quand une chose vibre, un bruit est perçu.

Cela explique aussi pourquoi, lorsqu'on joue d'un instrument de musique dans une pièce, seules certaines notes font résonner certains objets.

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