10. Signaux lumineux et sonores
Fiche de révision — Brevet (DNB) — Physique-chimie • mrnasri.com
- Distinguer signal lumineux et signal sonore
- Connaître les vitesses de propagation de la lumière et du son
- Calculer une distance avec d = v × t
- Comprendre la différence éclair / tonnerre
I. Signal lumineux
La lumière se propage en ligne droite dans un milieu transparent et uniforme (air, vide, eau, verre).
- Vitesse dans le vide : c = 300 000 km/s = 3 × 10⁸ m/s. C'est la plus grande vitesse possible.
- La lumière du Soleil met environ 8 minutes pour atteindre la Terre.
II. Signal sonore
Le son est une onde mécanique : il a besoin d'un milieu matériel pour se propager (air, eau, métal). Il ne se propage pas dans le vide.
- Vitesse dans l'air : v ≈ 340 m/s (≈ 1 km en 3 s).
- Le son va plus vite dans l'eau (≈ 1 500 m/s) et encore plus vite dans les solides.
III. Calcul de durée et de distance
On peut isoler : t = d / v
IV. Pourquoi voit-on l'éclair avant d'entendre le tonnerre ?
Parce que la lumière va environ 1 million de fois plus vite que le son. L'éclair est vu instantanément, mais le tonnerre arrive avec un délai.
Astuce : compter les secondes entre l'éclair et le tonnerre, puis multiplier par 340 (ou diviser par 3) pour avoir la distance approximative de l'orage en kilomètres.
V. Fréquence d'un son
La fréquence, en hertz (Hz), indique si un son est :
- Grave : fréquence basse (basse de guitare).
- Aigu : fréquence haute (sifflet, voix d'enfant).
L'oreille humaine perçoit les sons entre 20 Hz et 20 000 Hz.
VI. Exemple type DNB
Énoncé. Lors d'un orage, on voit un éclair, puis on entend le tonnerre 6 secondes plus tard.
1) À quelle distance se trouve l'orage ?
d = v × t = 340 × 6 = 2 040 m soit environ 2 km.
2) Pourquoi peut-on négliger le temps mis par la lumière de l'éclair pour nous arriver ?
La lumière va à 300 000 km/s, donc 2 km = 0,000 007 s. C'est négligeable devant 6 s.
⚠ Erreurs fréquentes à éviter
- Confondre vitesse du son (340 m/s) et de la lumière (300 000 km/s).
- Croire que le son se propage dans le vide (faux, il a besoin d'un milieu matériel).
- Oublier de convertir les unités (km/s ↔ m/s).
- Confondre fréquence (aigu/grave) et intensité (fort/faible).
★ À retenir absolument
• Lumière : 300 000 km/s dans le vide
• Son : 340 m/s dans l'air, ne passe pas dans le vide
• d = v × t
• Fréquence en hertz (Hz) : grave (bas) / aigu (haut)