La lumière et le son
Sources de lumière, propagation, ombres, et propagation du son.
1. Sources de lumière
Définition · Source primaire
Une source primaire produit sa propre lumière : le Soleil, une lampe allumée, une flamme.
Définition · Objet diffusant
Un objet diffusant renvoie la lumière qu'il reçoit : la Lune, un livre, un mur. On le voit parce qu'il est éclairé.
Propriété · Voir un objet
Pour voir un objet, il faut que de la lumière venant de cet objet entre dans l'œil.
2. Propagation de la lumière
Propriété
Dans un milieu transparent et homogène (air, eau, verre), la lumière se propage en ligne droite. On la représente par un rayon lumineux : une droite fléchée.
Un objet opaque placé sur le trajet de la lumière crée une ombre derrière lui.
3. Le son
Propriété
Un son est produit par un objet qui vibre. Le son a besoin d'un milieu matériel (air, eau, solide) pour se propager : il ne se propage pas dans le vide.
Attention · Lumière et son
La lumière se propage dans le vide (on voit le Soleil) et beaucoup plus vite que le son : environ $300\,000$ km/s pour la lumière contre $340$ m/s pour le son dans l'air.
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Exercices corrigés
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Source ou objet diffusant ?
★☆☆Classer : le Soleil, la Lune, une bougie allumée, une feuille de papier, une étoile, un tableau blanc.
L'orage
★★☆Pendant un orage, on voit l'éclair puis on entend le tonnerre $3$ s plus tard. Pourquoi ce décalage ? Estimer la distance de l'orage (le son parcourt environ $340$ m par seconde).
Le son dans l'espace
★★☆Dans un film, on entend une explosion dans l'espace. Est-ce réaliste ? Justifier.
Comment voit-on ?
★☆☆Expliquer pourquoi on ne voit pas un livre dans une pièce totalement noire.
Trajet de la lumière
★☆☆Décrire le trajet de la lumière qui permet de voir une pomme éclairée par une lampe.
Transparent, translucide, opaque
★☆☆Classer : une vitre, un morceau de bois, du papier calque, un verre dépoli, une feuille d'aluminium.
Ombre propre et ombre portée
★★☆Un ballon est éclairé par une lampe. Qu'appelle-t-on l'ombre propre et l'ombre portée ?
Taille d'une ombre
★★☆On rapproche une lampe d'un objet placé devant un mur. Comment évolue la taille de l'ombre portée sur le mur ?
Phases de la Lune
★★☆Pourquoi voit-on la Lune sous des formes différentes au cours du mois ?
Éclipse de Soleil
★★★Lors d'une éclipse de Soleil, dans quel ordre sont alignés le Soleil, la Terre et la Lune ? Expliquer avec la propagation rectiligne.
Vitesse de la lumière
★★☆La lumière parcourt environ $300\,000$ km en $1$ seconde. Combien de temps met-elle pour parcourir les $150$ millions de km entre le Soleil et la Terre ?
Distance d'un orage
★★☆On entend le tonnerre $6$ s après avoir vu l'éclair. À quelle distance est l'orage ? (son : $340$ m/s)
Le son dans l'eau
★★☆Un nageur sous l'eau entend-il le bruit d'un bateau ? Qu'est-ce que cela montre ?
Sources sonores
★☆☆Quelle partie vibre pour produire le son : a) d'une guitare ; b) d'un tambour ; c) de la voix humaine ?
Expérience de la cloche à vide
★★★Un réveil sonne dans une cloche en verre. On retire l'air avec une pompe : le son diminue puis disparaît, mais on voit toujours le réveil. Que conclure ?
Son aigu, son grave
★★☆Sur une guitare, une corde courte et tendue donne-t-elle un son aigu ou grave ?
Protéger son audition
★☆☆Citer deux situations où le son peut être dangereux pour l'audition et un moyen de se protéger.
Rayon lumineux
★☆☆Comment représente-t-on le trajet de la lumière sur un schéma ?
Écho
★★★Une personne crie face à une falaise et entend l'écho $2$ s plus tard. À quelle distance est la falaise ? (son : $340$ m/s)
Cadran solaire
★★★Comment un cadran solaire permet-il de lire l'heure ?
Lumière et son : comparer
★★☆Compléter : la lumière se propage dans le vide : oui/non ; le son se propage dans le vide : oui/non ; lequel est le plus rapide dans l'air ?
Vérifier
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