DU 1^er AU 31 MARS

Intervention de Pascal PITOU, enseignant en physique-chimie au lycée Benjamin Franklin et Responsable pédagogique de la formation LP Pro MEDDD au CNAM Région Centre-Val de Loire,

Le 19/03/2022

Qu’est-ce que c’est ?

C’est une reproduction du grand ballon à vide à clochette de Charles Jacques Alexandre, dont l’original date de 1814. Cet instrument est composé de différentes structures : un ballon en verre qui sert de contenant, une clochette pour produire un son et un robinet, percé, qui sert à contrôler la présence d’air au sein du ballon. Le conduit du robinet permet l’introduction d’un tuyau relié à une pompe à vide. L’extraction de l’air permet de créer un vide partiel au sein du ballon.

À quoi sert-il ?

Ce ballon à clochette sert à démontrer la propagation du son. Quand on secoue le ballon, on entend le tintement de la cloche, mais en faisant le vide - c’est-à-dire en retirant tout l’air du ballon - le son de la cloche est inaudible. Ce phénomène démontre la nécessité d’un support pour faire voyager le son, dans notre cas le support est l’air

Le son est une vibration mécanique qui se propage dans un fluide déformable. C’est une onde longitudinale qui fait vibrer les molécules de son support sans déplacement de la matière. L’onde fait osciller les molécules en les faisant bouger verticalement de haut en bas, mais elle n’occasionne pas de mouvements horizontaux. Or, l’air est un gaz constitué de différentes molécules et est considéré comme un fluide parfaitement déformable. En modifiant les pressions exercées sur l’air on peut réduire ou augmenter le volume occupé par le gaz. En retirant l’air, on retire le support de propagation, le son ne peut plus atteindre nos oreilles.

L’étude du son dans l’histoire

L’étude du son n’est pas récente. Les premières recherches sur les phénomènes sonores remontent à l’étude menée par l’école pythagoricienne sur les cordes vibrantes dans un contexte musicale. Ce qui permit de construire l’échelle de la gamme musicale. Pendant plusieurs siècles, des recherches et observations sont menées afin de découvrir la nature du son. L’idée qu’il s’agit d’un phénomène ondulatoire émerge en observant les ondes à la surface de l’eau. Lorsque l’on jette un caillou dans l’eau, les vaguelettes qui déforment la surface de l’eau correspondent à un phénomène ondulatoire : le mouvement de la surface de l’eau alterne entre deux directions opposées, le haut et le bas. Cette vision prend particulièrement corps dans les réflexions d’Aristote qui décrit la création du mouvement sonore de l'air comme une source « poussant vers l'avant l'air de telle manière que le son voyage».

L’analogie avec les ondes à la surface de l’eau fut renforcée par le fait que le son se propage à une vitesse finie. Cette image s’étaye par la découverte de l’aptitude du son à contourner les obstacles, à diffuser dans toutes les directions et à interférer avec lui-même. S’ajoute à ceci l’expérience de Robert Boyle réalisée en 1660 sur le rayonnement sonore d’une horloge enfermée dans une cloche à vide, expérience qui montre la nécessité de la présence d’air pour la production et la transmission du bruit.

Vos réponses :

La + originale :

Dans le bocal on met l’insecte, avec le robinet on met du gaz et l’insecte s’endort.

La + fun :

La cloche permet aux gens de rentrer dans leur maison.

La + logique :

Cet instrument sert à faire de la distillation.