Niveau 4

 OPTIQUE ET ACOUSTIQUE

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Ce cours présente tous les phénomènes liés à la lumière et au son, et ainsi de mieux les appréhender

Optique

Intensité lumineuse:

Elle décroît très rapidement en fonction de la profondeur :

0 mètre

1 mètre

10 mètres

20 mètres

40 mètres

100 %

40 %

14 %

7 %

1,5 %

La colorimétrie

Elle régresse également très rapidement et notamment le rouge.

Le nombre de particule dans l'eau va également jouer sur la visibilité de façon importante.

Si vous éclairez un objet directement, les particules vous vous renvoyez la plus part de la lumière et l'objet sera peu perceptible. Pour avoir une bonne vision,il est nécessaire d'éclairer l'objet de coté.  

La vision dans l'eau dépend donc de :

  • la quantité de lumière qui franchit la surface (soleil, nuage)
  • la profondeur
  • la transparence de l'eau nombre de particules.


La réfraction
Le rayon qui pénètre dans l'eau change d'angle.
 
 

La réflexion
Lorsque l'on éclaire la surface, suivant l'angle que l'on donne à notre lampe, le rayon sera ou non réfléchit. Cet angle est de 48,5° par rapport à la verticale.

Analogie

Le rayon lumineux se comporte comme une voiture qui rencontre 2 milieux différents : bitume et boue

La roue qui rencontre la boue se met à patiner, le véhicule pivote. Puis les 2 roues sont dans la boue et la trajectoire redevient droite.

Les 2 roues rencontrent la boue en même temps, la trajectoire ne change pas.

La roue qui sort de la boue, fait pivoter la voiture de façon tellement importante qu'elle retourne dans la boue.

Suivant l'angle, le véhicule se comporte de façon totalement différente, comme la lumière !

la vision sous l'eau

Réduction du champ visuel : Le masque réduit considérablement le champ de vision. (- 50% courbe rouge)

La réfraction a deux conséquences :

Formules

Distance apparente = Distance réelle x 3/4
Dist app = Dist réel / 1,33
Taille apparente = Taille réelle x 4/3
T app = T réel x 1,33

Exercices

Dist app = Dist réelle x (3/4)
4 m = Dist réelle x (3/4)
Dist réelle = 4 / (3/4)
Dist réelle = 5.3 mètres
Taille app = Taille réelle x (4/3)
90 cm = Taille réelle x (4/3)
Taille réelle = 90 / ( 4/3 )
Taille réelle = 67.5 cm

Dist app = Dist réelle x (3/4)
Dist app = 4 m x (3/4)
Dist app = 3 mètres
Taille app = Taille réelle x (4/3)
Taille app = 90 x (4/3)
Taille app = 1.20 m

Prof app = Prof réelle x (3/4)
15 m = Prof réelle x 3/4
Prof réelle = 15 / (3/4)
Prof réelle = 20 mètres
Long app = Long réelle x (4/3)
80 cm = Long réelle x (4/3)
Long réelle = 80 cm / ( 4/3 )
Long réelle = 60 cm

Acoustique

Le son se propage à des vitesses différentes dans l'air et dans l'eau :

Air : 330 m/s Eau : 1500 m/s

Ainsi, dans l'eau, on peut entendre des sons qui proviennent de loin, mais il est très difficile de les localiser car le cerveau est perburbé (ses repères sont changés).

Exercices

Calculer combien de temps met un son pour parcourir 4500 m dans l'eau et dans l'air.

eau : 4500 m / 1500 = 3 secondes
air : 4500 m / 330 = 13,6 secondes

Un sondeur émet une onde verticale vers le fond et reçoit son écho 0,053 seconde après l'avoir émis. Quel est sa profondeur ?

0,053 x 1500 = 80 m (distance aller et retour) donc 80/2 = 40 mètres

Auteur : Eric Maufront MF1

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