Objectif global

Mesurer les modes acoustiques d'un tuyau de longueur L dans les conditions suivantes :

- tuyau ouvert à une extrémité et fermé à l'autre
- tuyau fermé aux deux extrémités.

Dispositif proposé

Si on fait passer des ondes sonores à travers un tube (Figure 1), dont les parois sont assez rigides pour ne pas prendre part à la vibration, elles sont à considérer comme ondes planes, tant que le diamètre du tube reste petit par rapport à la longueur d'onde. L'extrémité du tube, fermée ou ouverte, joue le rôle d'un réflecteur. Ainsi, les ondes réfléchies interférant avec les ondes incidentes, un système d'ondes stationnaires peut se former pour chaque fréquence

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Figure 1 : production et propagation des ondes sonores

Pour certaines fréquences bien déterminées, on obtient aux ventres de pression des valeurs très élevées pour la variation de la pression. La colonne d'air enfermée dans un tube, qui constitue un système capable d'osciller, est en résonance avec la fréquence excitatrice (Figure 2).

Figure 2 : Variation de pression acoustique dans le tube :
(a) tube fermé à une extrémité
(b) tube ouvert à une extrémité

A l'aide d'un microphone, on peut déterminer la courbe de résonance du tube ainsi que la répartition de la variation de pression.

En fermant l'extrémité du tube, opposée à la source de vibrations, par un piston mobile, on peut démontrer que le phénomène de la résonance peut être obtenu pour n'importe quelle fréquence excitatrice, sous condition que la longueur du tube soit bien choisie.