C- Application
1/ Expérience
Pour finir, il s’agira de mettre en pratique le cœur même de notre T.P.E. : peut-on casser un verre en cristal avec la voix même si cela paraît difficile ? Nous allons donc tenter cette expérience finale en tenant compte de toutes les difficultés que nous avons pu évoquer jusqu’alors.
Au cours de la deuxième partie, nous avons été conduites à nous demander ce qu’il était préférable : adapter le verre à la voix (en choisissant le verre que nous pensons pouvoir casser) ou adapter la voix au verre (en ne tenant pas compte de nos limites vocales). A cette question, nous répondrons par la première affirmation. De ce fait, nous choisirons d’essayer de briser le verre 1, qui est en verre et non pas en cristal. En effet, c’est celui qui réunit le plus grand nombre de conditions : basse fréquence, grande largeur, fine épaisseur. De ce fait, la voix de Claire pourrait permettre de le casser si elle arrive à produire un son assez pur, une fréquence égale (ou très proche) de celle du verre, une puissance importante et enfin tenir ce son sur la durée. Un chanteur lyrique professionnel pourrait sûrement briser le verre dont la fréquence est de plus de 1000 Hz, mais pour notre part, nous ne tenterons pas l’impossible (risque de blessure aux cordes vocales).
Les autres verres, et notamment celui en cristal, nous serviront à prouver qu’il est effectivement très complexe de casser un verre avec des ondes sonores. Nous les soumettrons au son produit par un générateur de fréquence (G.B.F.) et amplifié par une enceinte.
Objectif : Casser nos verres avec la voix (ou des ondes sonores)
Matériel :
Au cours de la deuxième partie, nous avons été conduites à nous demander ce qu’il était préférable : adapter le verre à la voix (en choisissant le verre que nous pensons pouvoir casser) ou adapter la voix au verre (en ne tenant pas compte de nos limites vocales). A cette question, nous répondrons par la première affirmation. De ce fait, nous choisirons d’essayer de briser le verre 1, qui est en verre et non pas en cristal. En effet, c’est celui qui réunit le plus grand nombre de conditions : basse fréquence, grande largeur, fine épaisseur. De ce fait, la voix de Claire pourrait permettre de le casser si elle arrive à produire un son assez pur, une fréquence égale (ou très proche) de celle du verre, une puissance importante et enfin tenir ce son sur la durée. Un chanteur lyrique professionnel pourrait sûrement briser le verre dont la fréquence est de plus de 1000 Hz, mais pour notre part, nous ne tenterons pas l’impossible (risque de blessure aux cordes vocales).
Les autres verres, et notamment celui en cristal, nous serviront à prouver qu’il est effectivement très complexe de casser un verre avec des ondes sonores. Nous les soumettrons au son produit par un générateur de fréquence (G.B.F.) et amplifié par une enceinte.
Objectif : Casser nos verres avec la voix (ou des ondes sonores)
Matériel :
- Des verres
- Une source sonore : la voix
- Une enceinte (si impossibilité de casser le verre avec la voix)
- Un sonomètre pour vérifier l’intensité sonore
- Une caméra pour filmer l’expérience
- Des protections auditives et des lunettes (au cas où des bris de verre sautent)
- Un générateur de fréquence
- Un stroboscope pour mettre en évidence les vibrations
- Une paille
2/ Résultats
Nous avons réalisé de nombreux essais plus ou moins concluants :
- Avec le stroboscope, nous souhaitions mettre en évidence les vibrations induites sur le verre par la voix de Claire. Malheureusement, l’appareil du lycée ne supportait pas des fréquences au-delà de 500Hz : la lumière grésillait et n’était pas continue ce qui nous a empêchées d’obtenir l’effet escompté, c’est-à-dire voir les vibrations du verre «au ralenti».
- Cet essai infructueux ne nous a pas découragées. Nous avons par la suite tenté à maintes reprises de casser le verre 1 avec la voix de Claire. Nous avons pu observer que celui-ci vibrait beaucoup : la paille a même fait un tour complet dans le verre !! Cela signifie que Claire a su trouver la bonne fréquence fondamentale pour faire entrer le verre en résonance : celle du verre, soit 624 Hz. Le sonomètre nous a par ailleurs confirmé que l’intensité sonore était assez élevée pour casser le verre : 119 dB ont été produits, soit l’équivalent d’un avion au décollage à 200 m (d’où l’intérêt de porter des protections !).
- A l’aide d’une enceinte, nous avons également tenté l’expérience avec les verres 2,3 et 4. Nous avons utilisé un générateur de fréquence pour diffuser les fréquences de résonance de chaque verre que nous avions précédemment calculées (voir expérience 1). Comme les valeurs trouvées changeaient en fonction de la période fondamentale choisie, nous les avons fait varier. Le sonomètre nous a indiqué que la puissance des enceintes était suffisante (supérieure à 105 dB) pour espérer casser les verres. Néanmoins, nous n’avons pas atteint les 171 dB calculés. Nous pouvons donc conjecturer que la puissance maximale varie en fonction de l’émetteur de l’enceinte (membranes pour les graves et les aigus).
Notre expérience n’a pas fonctionné.
Retrouvez ci-dessous la vidéo de nos différents essais
- Avec le stroboscope, nous souhaitions mettre en évidence les vibrations induites sur le verre par la voix de Claire. Malheureusement, l’appareil du lycée ne supportait pas des fréquences au-delà de 500Hz : la lumière grésillait et n’était pas continue ce qui nous a empêchées d’obtenir l’effet escompté, c’est-à-dire voir les vibrations du verre «au ralenti».
- Cet essai infructueux ne nous a pas découragées. Nous avons par la suite tenté à maintes reprises de casser le verre 1 avec la voix de Claire. Nous avons pu observer que celui-ci vibrait beaucoup : la paille a même fait un tour complet dans le verre !! Cela signifie que Claire a su trouver la bonne fréquence fondamentale pour faire entrer le verre en résonance : celle du verre, soit 624 Hz. Le sonomètre nous a par ailleurs confirmé que l’intensité sonore était assez élevée pour casser le verre : 119 dB ont été produits, soit l’équivalent d’un avion au décollage à 200 m (d’où l’intérêt de porter des protections !).
- A l’aide d’une enceinte, nous avons également tenté l’expérience avec les verres 2,3 et 4. Nous avons utilisé un générateur de fréquence pour diffuser les fréquences de résonance de chaque verre que nous avions précédemment calculées (voir expérience 1). Comme les valeurs trouvées changeaient en fonction de la période fondamentale choisie, nous les avons fait varier. Le sonomètre nous a indiqué que la puissance des enceintes était suffisante (supérieure à 105 dB) pour espérer casser les verres. Néanmoins, nous n’avons pas atteint les 171 dB calculés. Nous pouvons donc conjecturer que la puissance maximale varie en fonction de l’émetteur de l’enceinte (membranes pour les graves et les aigus).
Notre expérience n’a pas fonctionné.
Retrouvez ci-dessous la vidéo de nos différents essais
3/ Interprétation et conclusion
Ces nombreuses expériences nous ont permis de mettre en avant la complexité de la tache : casser un verre avec la voix n’est pas à la portée de tout le monde et même une enceinte puissante peut s’avérer insuffisante.
Nous n’avons pas réussi à casser le verre 1 avec la voix. Il est alors possible de conjecturer que la note produite n’a pas été tenue assez longtemps, le verre restait donc dans la phase élastique et revenait par conséquent dans sa forme initiale après l’arrêt des vibrations.
Les verres que nous avons tenté de casser avec les ondes sonores produites par l’enceinte ne se sont pas cassés non plus. Nous pouvons donc émettre les hypothèses suivantes :
- Soit le son était trop complexe : générateur de fréquence créant des harmoniques
- Soit la puissance n’était pas suffisante
- Soit les fréquences calculées étaient trop imprécises pour que les verres entrent en résonance
- Soit les verres n’étaient pas assez fins.
Nous n’avons pas réussi à casser le verre 1 avec la voix. Il est alors possible de conjecturer que la note produite n’a pas été tenue assez longtemps, le verre restait donc dans la phase élastique et revenait par conséquent dans sa forme initiale après l’arrêt des vibrations.
Les verres que nous avons tenté de casser avec les ondes sonores produites par l’enceinte ne se sont pas cassés non plus. Nous pouvons donc émettre les hypothèses suivantes :
- Soit le son était trop complexe : générateur de fréquence créant des harmoniques
- Soit la puissance n’était pas suffisante
- Soit les fréquences calculées étaient trop imprécises pour que les verres entrent en résonance
- Soit les verres n’étaient pas assez fins.