Un chronomètre à déclenchement sonore est un chronomètre dont le démarrage et l'arrêt sont provoqués par un son. Allumé, en état de veille, il reste à l'arrêt tant que le silence règne autour de lui. Dès qu'un premier bruit se manifeste il se met en route, et s'arrêtera lorsqu'un deuxième bruit surviendra. Un smartphone ordinaire peut être utilisé comme chronomètre sonore à l'aide de l'application phyphox disponible sur Play Store pour Android ou l'AppStore pour iphones ou tablettes ipad. Les deux images ci-dessous représentent l'écran d'accueil de phyphox, et l'écran du chronomètre sonore de phyphox en état de veille.

Pour mesurer la vitesse du son on procède ainsi:

• On place les deux chronomètres, en veille, en deux points A et B éloignés de quelques mètres. Dans le cas de l'expérience présentée ici la distance AB séparant ces deux points est 3.66m.
• On se place en A, et, à l'instant T1, on crèe un premier signal sonore d'un claquement de mains. Les deux chronomètres se mettent en route. On se déplace alors silencieusement vers B et, à l'instant T2, on envoie un deuxième signal sonore. Les deux chronomètres s'arrêtent et affichent les durées ci-dessous:

Si le son se propageait instantanément les deux appareils démarreraient tous deux à la date T1 et s'arrêteraient tous deux à la date T2; ils rendraient donc la même mesure, T2-T1. Mais la vitesse du son est finie. Il lui faut un temps dt pour se propager de A vers B ou de B vers A.

L'appareil en A se met en route à l'instant T1 du premier claquement, tandis que le second appareil, en B, ne se met en route qu'un peu plus tard, à l'instant T1 + dt où le son du premier claquement parvient en B.

Au deuxième claquement, en B à l'instant T2, l'appareil situé en ce point s'arrête instantanément, tandis que l'appareil en A continue à tourner jusqu'à l'instant T2 + dt où le bruit du deuxième claquement parvient en A.

L'intervalle de temps mesuré par le premier appareil est donc le segment de couleur bleue ci-dessus et l'intervalle de temps mesuré par le second est le segment rouge. La durée de l'intervalle bleu est plus longue que celle de l'intervalle rouge de la quantité 2dt. Les valeurs mesurées par les 2 appareils sont 6.156s. et 6.134s. D'où 2dt=(6.156-6.134) = 0.022s, soit dt = 0.011s. La vitesse de propagation du son s'obtient en divisant la longueur AB par le temps que met le son à se propager de A vers B. Elle est donc égale à AB/dt = 3.66/0.011 = 334 m/s.

Last modified: Sun Mar 7 13:33:38 CET 2021