Comment pourrait-on transmettre un message oral à son voisin qui se trouve à plusieurs mètres de distance ? Mais attention : sans crier et sans téléphone nécessitant une énergie électrique pour qu'il puisse fonctionner.
Difficulté
Facile
Durée
30 minute(s)
Disciplines scientifiques
Acoustique, Physique
- Matériel et outils
Ficelle 
La ficelle est une corde constituer de plusieurs brins
Compas 
Sert a tracer des rond
Pot de yaourt 
Contenant du bon lait fermenté, nommé yaourt, fréquemment mangé en dessert. Souvent fabriqués en plastique, au lieu de les jeter tout de suite après avoir mangé le contenu, nous pouvons conserver nos pots de yaourt pour réaliser des expériences scientifiques.
Scotch 
Scotch transparent
Étape 1 - Préparer le matériel
- Une ficelle ou du fil assez solide (laine, fil à rôti, fil de coton, etc) d'au moins 2m. Elle doit être assez longue pour que si deux personnes se mettent chacune à un bout, elles ne puissent pas comprendre leurs chuchotements.
- Deux pots de yaourt en plastique (ou de compote, crème dessert, etc) vides et propres
- Un compas pour faire un trou dans les pots de yaourt
- Du scotch pour la fixation de la ficelle dans les pots
Pour aller plus loin
Peinture
Feuilles
Feutres
Différents types de ficelles (fil de fer, scoubidou, ficelle en coton/laine, etc)
Étape 2 - Préparer l'expérience
- Si les pots de yaourt ne sont pas propres, lave-les juste avant de commencer l'expérience.
- Une fois séché, à l'aide de ton compas perfore les pots d'un trou au centre de la base. Le trou ne doit pas être assez grand pour y glisser la ficelle mais assez petit pour que la ficelle soit retenue.
- Passe la ficelle à travers les trous depuis l'extérieur vers l’intérieur du pot de façon à ce que chaque pot soit à une extrémité et que les fonds des pots soient face à face.
- Fais un gros nœud à chaque bout de la ficelle pour qu'elle ne sorte pas des pots. Tu peux consolider l'attache des pots avec un morceau de scotch à l’intérieur.
Étape 3 - Réaliser l'expérience
Demande à quelqu'un de prendre un des pots, prends l'autre et écartez-vous l'un de l'autre jusqu'à ce que la ficelle soit bien tendue.
Écoute dans ton pot de yaourt pendant que l'autre personne chuchote dans le sien et vice-versa.
Que se passe-t-il ?
Étape 4 - Pour aller plus loin
Tu peux également essayer d'utiliser différents types de ficelles (fil de fer, scoubidou, ficelle en coton/laine, etc) pour voir comment améliorer ton téléphone
Essaye avec une ficelle plus courte, plus longue (2, 4, 6, 8, 10 mètres). Que se passe t-il ?
Communique en réseau avec 3, 4, 5 participants en rajoutant par participants supplémentaires 1 pot relié à 1 fil que vous nouez au centre du dispositif inital. Quel est le résultat ?
Essaye maintenant de faire un tour au milieu de la ficelle autour d'une poignée de porte par exemple et essaye à nouveau de communiquer en tirant légèrement sur le pot pour tendre la ficelle. Que remarque-tu ?
Si tu le souhaites, tu peux décorer les deux pots à l'aide de feuilles et de feutre, tu pourras un ainsi scotcher tes décorations et avoir un téléphone personnalisé .
Comment ça marche ?
Observations : que voit-on ?
Le son émis dans l'un des pots de yaourt est transmis dans l'autre. Si la distance est très grande il peut être déformé. Cette technique permet d'entendre un message secret à travers de longues distances, un peu comme un téléphone.
Mise en garde : qu'est-ce qui pourrait faire rater l'expérience ?
Si le fil est élastique la vibration aura du mal à se déplacer le long du fil.
De même si ton pot de yaourt est trop rigide il aura des difficultés à vibrer, et donc à transmettre le son.
Si la ficelle n'est pas bien tendue, elle ne vibre pas suffisamment.
Explications
Lorsque tu parle dans le pot de yaourt, le son va créer une vibration dans le pot puis dans la ficelle. Cette vibration va créer ce qu'on appelle une onde qui va déplacer le son tout le long de la ficelle pour arriver au pot de yaourt. Ainsi, la personne au bout du téléphone va entendre ce que tu dis !
Plus d'explications
L'onde sonore est un mouvement mécanique de va et vient imperceptible à l’œil. La transmission de ce mouvement s'effectue de proche en proche dans milieu qualifié « élastique » comme le fil mais aussi dans l'air ou dans l'eau. Un changement de pression appuie sur les molécules du milieu qui se déplacent, se heurtent et transmettent leur énergie aux molécules voisines. La propagation du son suit un mouvement sinusoïdal semblable aux vagues.
Plus la distance entre les deux participants est grande, plus la voix (vibration) a de chemin a parcourir le long du fil et n'est plus assez forte pour être entendue. La vibration s'atténue avec la distance comme on peut l'observer les vagues sur l'eau quand une goutte perturbe sa surface.
Avec les ficelles en matériaux différents, on observe que la densité du milieu influe sur la vitesse de propagation de l'onde. Plus ce milieu est dense, plus la vitesse de propagation est importante car plus les molécules se heurtent et plus le son peut être perçu loin.
Applications : dans la vie de tous les jours
- Le fonctionnement de la propagation des ondes sonores est la base de la communication filaire. La ficelle est remplacée par du fil de cuivre dans lequel le courant électrique passe. Ainsi la voix du 1er interlocuteur fait vibrer dans le téléphone filaire la membrane du microphone. Cette onde est transmise par le courant électrique jusqu'à la membrane du récepteur du 2nd interlocteur qui vibre à son tour et nous permet d'entendre le message.
- Le sol est suffisamment dense pour transmettre des vibrations sonores très rapidement. Si on colle son oreille sur le sol et que quelqu'un court à côté, on peut l'entendre. C'est une technique utilisée pour entendre un troupeau de chevaux au galop à une grande distance avant même de pouvoir les voir.
- Notre propre corps peut vibrer avec le son. Lorsque tu entend une musique avec des basses fortes, tu peux sentir ton corps être traversé par elles.
- La propagation du son dans l'air a inspiré d'autres technologies anciennes et actuelles tel que le tube acoustique (ancêtre de l'interphone) et le stéthoscope des médecins.
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Éléments pédagogiques
Objectifs pédagogiques
- Comprendre que le son est une vibration.
- Comprendre comment le son se transmet.
- Comprendre que le son se transmet différemment en fonction des matières.
Pistes pour animer l'expérience
Cette animation est intéressante dans le cadre d'une animation sur la technologie du quotidien. Elle peut être réalisée en intérieur ou en plein air.
Elle peut aussi s'incrire dans une initiation à la fabrication d'un système de communication électrique. Elle permet de comprendre le principe de fonctionnement des communications à distance et des propriétés de propagation des sons. Cela peut aussi sensibiliser les enfants à la notion de sons « bruyants» et de leur proposer un autre moyen de parler sans gênés ou sans être écoutés.
L'animateur peut enrichir l'animation en testant le dispositif avec des enregistrements (aboiements, bruits de véhicule) pour montrer que ce n'est pas que la voix qui peut être propagée par la ficelle. La comparaison avec une ficelle plus longue met en évidence la diminution de la vibration selon la distance. L'utilisation de différents matériaux de ficelles montre que la vibration du son se propage plus ou moins bien selon la densité du matériel.
Astuce d'animation : Faire passer le fil à travers le trou d'une serrure d'une porte opaque. De cette façon les enfants ne se voient pas et ne s'entendent que par le dispositif.
Sources et ressources
L'émission C'est pas sorcier "Qu'est-ce qu'un son ?" sur Youtube
Le "Défi : construire un yaourtophone géant" avec On n'est pas que des cobayes sur Youtube
L'article wikipédia du téléphone à ficelle
Explication du téléphone à ficelle sur Slate.
Dernière modification 22/05/2020 par user:Bolido.
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