Physique – Exercice 2 – BAC SM 2021

Exercice 2 : Ondes : Vérification de la pureté d’une huile

La célérité du son dans une huile végétale dépend de sa pureté. La valeur de la célérité V_h du son dans une huile d’olive pure se situe entre 1595m.s^-1 et 1600m.s^-1.

Pour tester une huile d’olive au laboratoire, on utilise le montage de la figure 1qui permet de comparer les durées de parcours d’une onde ultrasonore dans des milieux différents.

L’émetteur E d’ultrasons génère simultanément deux salves d’ondes. Les récepteurs A et B sont reliés à une interface d’acquisition qui déclenche l’enregistrement des signaux dès que le récepteur B détecte en premier les ultrasons. L’huile testée est disposée dans un tube en verre entre l’émetteur E et le récepteur B, tandis que l’air sépare l’émetteur E du récepteur A(figure 1).

Pour chaque valeur D de la longueur du tube on mesure, par l’intermédiaire du système informatique, la durée Δt écoulée entre les deux signaux reçus en A et B.

À partir de ces mesures on obtient la courbe de la figure2 représentant les variations de Δt en fonction de D : Δt = f(D).

1- Les ondes ultrasonores sont-elles des ondes longitudinales ou transversales ? Justifier.

2- Les ultrasons utilisés dans l’expérience précédente ont une fréquence de 40kHz. Leur célérité dans l’air est V_a = 340m.s^-1.
Calculer la distance parcourue par ces ultrasons dans l’air pendant une période.

3- Exprimer Δt en fonction de D, V_h et V_a.

4- L’huile testée est-t-elle pure ? Justifier.