Manuels Connexes pour Jeulin 223 008
Sommaire des Matières pour Jeulin 223 008
- Page 1 Ultrasons Ultrasounds Réf : 223 008 Plateau Moduson Français – p 1 Moduson table English – p 32 Version : 5103...
- Page 2 Table des matières Description ....................1 Plateau Moduson................1 Mise en service ................... 1 Matériels complémentaires nécessaires..........1 Matériels complémentaires recommandés ......... 1 Mise en place ..................2 Le fonctionnement ..................3 Réflexion et absorption des ultrasons ..........3 Interférences des ultrasons ..............3 L’étude théorique des interférences .............
- Page 3 LAB WORK SHEETS ..................52 Directivity of ultrasonic waves ..............53 Step 1: Setup................... 53 Step 2: Protocol ................54 Step 3: Exploitation of the results ............. 55 Reflection of ultrasonic waves..............56 Step 1: Setup................... 56 Step 2: Protocol ................57 Step 3: Exploitation of the results .............
- Page 4 Ultrasons Plateau moduson Réf : 223 008 1 Description 1.1 Plateau Moduson C’est un plateau moulé en PVC en deux parties s’adaptant l’une à l’autre : • La première partie sert de support aux émetteurs à ultrason : une empreinte permet de disposer ceux-ci, avec exactitude, dans diverses positions. Ces positions sont repérées par des traits sérigraphiés et correspondent à...
- Page 5 Ultrasons Plateau moduson Réf : 223 008 2.3 Mise en place Avant l’installation, il faut réaliser quelques modifications : • Sous l’émetteur MODUSON (Réf. 222 027), coller la semelle magnétique adhésive et mettre en place l’étiquette autocollante (12 mm x 63 mm) représentant un trait blanc, sur l’avant de l’émetteur, dans la partie supérieure...
- Page 6 Ultrasons Plateau moduson Réf : 223 008 3 Le fonctionnement 3.1 Réflexion et absorption des ultrasons Ces expériences sont proposées en complément des diverses expériences réalisables avec l’ensemble MODUSON. L’émetteur principal est utilisé en position Continu. Il doit être au préalable réglé à la résonance, par le bouton Fréquence, pour émettre le signal de plus forte amplitude.
- Page 7 Ultrasons Plateau moduson Réf : 223 008 • Le récepteur étant installé, son déplacement dans l’empreinte en arc de cercle fait apparaître une succession de maxima et de minima de l’amplitude du signal capté par le récepteur et observé sur l’écran de l’oscilloscope.
- Page 8 Ultrasons Plateau moduson Réf : 223 008 • Approximations o L’étude informatique du dénominateur Φ(θ) de δ, à l’aide d’ACTILAB ou d’un tableur comme EXCEL, donne ses variations dans les conditions de l’expérience. o En ce qui concerne θ, celui-ci varie au maximum entre -60° et +60° (-π/3 et +π/3) Remarque : L’étude graphique peut aussi se faire à...
- Page 9 Ultrasons Plateau moduson Réf : 223 008 • Expression de l’interfrange On obtient des interférences constructives quand les deux ondes sont en phase, c’est-à-dire lorsque δ=k.λ (λ est la longueur d’onde des ultrasons, ici λ=0,84 cm). λ λ λ θ...
- Page 10 Ultrasons Plateau moduson Réf : 223 008 FRANÇAIS...
- Page 11 Ultrasons Plateau moduson Réf : 223 008 MANIPULATIONS La première partie de ce recueil de manipulations est destinée au professeur. Elle regroupe quelques manipulations réalisées avec le Complément MODUSON. Les résultats numériques qui y figurent proviennent de mesures réelles. Cependant, celles- ci ont été...
- Page 12 Ultrasons Plateau moduson Réf : 223 008 1 Directivité des ultrasons Introduction : Le but de la manipulation est de montrer l’effet directif des ultrasons et de définir la notion de « rayon sonore ». ère 1.1 1 étape : le montage ...
- Page 13 Ultrasons Plateau moduson Réf : 223 008 ème 1.2 2 étape : le protocole Directivité des ultrasons Recherche du maximum de réception : Il est obtenu en recherchant la position du récepteur sur l’arc de cercle qui donne la plus grande amplitude du signal capté.
- Page 14 Ultrasons Plateau moduson Réf : 223 008 Incertitude de la mesure : On détermine la variation minimale de l’angle pour laquelle l’amplitude observée sur l’écran de l’oscilloscope est la plus grande. On constate que cette valeur est d’environ 5°.
- Page 15 Ultrasons Plateau moduson Réf : 223 008 L’émetteur 2 est relié à l’émetteur principal. Celui-ci est alimenté par une alimentation de 15 V et ses interrupteurs sont placés en positions Continu pour l’un et Arrêt pour l’autre (son élément émetteur est alors coupé et l’émetteur 2 est seul alimenté).
- Page 16 Ultrasons Plateau moduson Réf : 223 008 ème 2.2 2 étape : le protocole Définitions Sur le schéma précédent, on appelle : • On la normale au miroir • i l’angle d’incidence, entre le rayon sonore incident EO et la normale au miroir On •...
- Page 17 Ultrasons Plateau moduson Réf : 223 008 Observation de la courbe : La courbe obtenue est une droite passant par l’origine (dans les limites du domaine étudié). Absorption des ultrasons : Expérience complémentaire. On retourne le miroir de façon à présenter la surface recouverte de mousse au faisceau d’ultrasons provenant de l’émetteur.
- Page 18 Ultrasons Plateau moduson Réf : 223 008 Matériel : L’émetteur principal d'ultrason MODUSON et l’émetteur 2 Un récepteur d'ultrason Le plateau MODUSON moulé en PVC (en deux parties) Une alimentation stabilisée variable 0/15 V Un oscilloscope Un câble adaptateur fiches bananes-BNC Un ordinateur et le logiciel ACTILAB ou un tableur (type EXCEL) ...
- Page 19 Ultrasons Plateau moduson Réf : 223 008 Mesures : L’oscilloscope est réglé sur 0,1 V/div pour l’amplification verticale et sur 0,1 ms/div pour le balayage horizontal. • On choisit la distance a entre les 2 émetteurs (3 valeurs sont repérées : a=2 cm, a=4 cm et a=8 cm, mais toute autre valeur entre 2 et 4 cm peut être mesurée à...
- Page 20 Ultrasons Plateau moduson Réf : 223 008 ème 3.3 3 étape : l’exploitation des résultats Étude théorique du phénomène d’interférences On fait appel au modèle de la superposition des ondes émises par les deux sources synchrones. • La longueur d’onde est λ.
- Page 21 Ultrasons Plateau moduson Réf : 223 008 Par rapport à la valeur 2D=30 cm, l’écart relatif (Φ(θ)-2D)/2D est de 0,27/30 soit 0,9 % au maximum lorsqu’on se trouve à l’abscisse angulaire θ=0°. L’écart relatif tombe à environ 0,21/30 soit 0,7% pour θ=+π/6 ou -π/6 pour atteindre 0,6/30 soit 0,2% pour θ=+π/3 ou -π/3.
- Page 22 Ultrasons Plateau moduson Réf : 223 008 Comparaison des résultats expérimentaux et des résultats théoriques Les mesures expérimentales obtenues sont en bon accord avec les résultats théoriques. En ce qui concerne le nombre de maxima et le nombre de minima, les valeurs négatives extrêmes n’ont pu être obtenues mais les 8 autres ont été...
- Page 23 Ultrasons Plateau moduson Réf : 223 008 COMPLEMENT MODUSON FICHES DE TRAVAUX PRATIQUES Documents pour les élèves FRANÇAIS...
- Page 24 Ultrasons Plateau moduson Réf : 223 008 1 Directivité des ultrasons Introduction : Le but de la manipulation est de montrer l’effet directif des ultrasons et de définir la notion de « rayon sonore ». ère 1.1 1 étape : le montage ...
- Page 25 Ultrasons Plateau moduson Réf : 223 008 ème 1.1 2 étape : le protocole Directivité des ultrasons Recherche du maximum de réception : Il est obtenu en recherchant la position du récepteur sur l’arc de cercle qui donne la plus grande amplitude du signal capté.
- Page 26 Ultrasons Plateau moduson Réf : 223 008 Représentez le graphique correspondant ci-dessous : Incertitude de la mesure : Déterminez la variation minimale de l’angle pour lequel l’amplitude observée sur l’écran de l’oscilloscope est la plus grande. ∆θ≈ ..
- Page 27 Ultrasons Plateau moduson Réf : 223 008 Réflexion des ultrasons Introduction : Le but de la manipulation est de vérifier la loi de la réflexion. On observera également l’influence du phénomène d’absorption sur les ondes ultrasonores. ère 2.1 1 étape : le montage ...
- Page 28 Ultrasons Plateau moduson Réf : 223 008 ème 2.1 2 étape : le protocole Définitions Sur le schéma précédent, on appelle : • On la normale au miroir • i l’angle d’incidence, entre le rayon sonore incident EO et la normale au miroir On •...
- Page 29 Ultrasons Plateau moduson Réf : 223 008 Observations de la courbe : Quelle est la nature de la courbe ? Absorption des ultrasons : Expérience complémentaire. On retourne le miroir de façon à présenter la surface recouverte de mousse au faisceau d’ultrasons provenant de l’émetteur.
- Page 30 Ultrasons Plateau moduson Réf : 223 008 ère 3.1 1 étape : le montage On réalise le montage représenté ci-dessous. 15 V L’émetteur 2 est placé sur un support magnétique incliné à 45°. Cette position particulière est nécessaire pour atteindre des distances faibles entre les deux émetteurs. Ainsi, de cette façon, ils se touchent pour leur plus faible écartement (2 cm).
- Page 31 Ultrasons Plateau moduson Réf : 223 008 ème 3.1 2 étape : le protocole Réglage préliminaire des émetteurs • L’émetteur principal est supposé réglé au maximum d’émission. Il est relié à l’émetteur 2 MODUSON, • Les deux émetteurs, alimentés par le même générateur de signaux, constituent des sources synchrones.
- Page 32 Ultrasons Plateau moduson Réf : 223 008 Notez les résultats des mesures dans le tableau ci-dessous : Les angles sont notés algébriquement par rapport au zéro de la graduation. θ minimum écart minimum θ maximum écart maximum Quelle variation de l’angle θ, d’un maximum au maximum voisin (de même que d’un minimum au minimum suivant) mesurez-vous ? Dans quel domaine d’angle est-ce vérifié...
- Page 33 Ultrasons Plateau moduson Réf : 223 008 Calcul de la différence de marche Dans le schéma précédent du montage, on exprime la différence de marche δ=d et d sont les hypoténuses de deux triangles rectangles (MhS et MhS Exprimez les carrés de ces hypoténuses : On écrit la différence : d...
- Page 34 Ultrasons Plateau moduson Réf : 223 008 Calcul du nombre de maxima Quelle est l’expression de δ pour les maxima ? (avec λ=0,84 cm). λ θ sin( Comme est constant que dire de ≤ ≤ θ Calculez les valeurs numériques de k pour -π/3 +π/3.
- Page 35 Ultrasounds Moduson table Ref : 223 008 1 Description 1.1 Moduson table This is a moulded PVC tray with two parts that fit into each other: • The first part functions as a support for the ultrasonic transmitters: a recess allows the accurate positioning of the transmitters at various locations.
- Page 36 Ultrasounds Moduson table Ref : 223 008 2.2 Recommended additional equipment Banana-to-BNC adapter cable P/N 283 328 2.3 Setup A few changes must be made prior to installation: Adhere the adhesive magnetic sole on the bottom of the MODUSON transmitter (P/N 222 027 or P/N 222 076) and place the self-adhesive label (12 mm x 63 mm) representing a white line on the front and in the upper part of the transmitter.
- Page 37 Ultrasounds Moduson table Ref : 223 008 3 Operation 3.1 Ultrasonic reflection and absorption These experiments are proposed as a complement to the various experiments that can be performed with the MODUSON system. The main transmitter is used in the Continuous position. It must be set beforehand at resonance via the Frequency knob so that a signal with the highest possible amplitude is transmitted.
- Page 38 Ultrasounds Moduson table Ref : 223 008 • Once the receiver has been installed, its displacement inside the arc-shaped recess will produce a succession of peaks and minima having the amplitude of the signal sensed by the receiver and observed on the oscilloscope screen.
- Page 39 Ultrasounds Moduson table Ref : 223 008 • Approximations o The computerised study of the denominator Φ(θ) of δ by means of ACTILAB or of a spreadsheet, e.g. EXCEL, yields the denominator variations in the experimental conditions. o varies at most between –60 deg. and +6 deg. (-π/3 and +π/3) Note: The graphical study can also be performed by using a graphic calculator.
- Page 40 Ultrasounds Moduson table Ref : 223 008 • Expression of the interfringe distance Constructive interferences are obtained when the two waves are in phase, i.e. when δ=k.λ (λ is the wavelength of the ultrasonic signal, here λ=0.84 cm). λ λ...
- Page 41 This material is under a two year warranty and should be returned to our stores in the event of any defects. For any repairs, adjustments or spare parts, please contact: JEULIN - TECHNICAL SUPPORT 468 Rue Jacques Monod CS 21900...
- Page 42 Ultrasounds Moduson table Ref : 223 008 ENGLISH...
- Page 43 Ultrasounds Moduson table Ref : 223 008 EXPERIMENTS The first part of this compendium of experiments is for teacher use only. It gathers a few simple experiments performed by using the MODUSON Complement. The numerical results contained therein are derived from actual measurements. However these measurements were taken in arbitrary conditions and they may differ from the experimenter’s personal measurements, therefore the following measurements are not...
- Page 44 Ultrasounds Moduson table Ref : 223 008 1 Directivity of ultrasonic waves Introduction: The purpose of the experiment is to demonstrate the directional effect of ultrasonic waves and to define the notion of « sound radiation ». 1.1 Step 1: Setup ...
- Page 45 Ultrasounds Moduson table Ref : 223 008 1.2 Step 2: Protocol Directivity of ultrasonic waves Determination of the reception peak: The reception peak is obtained by finding the receiver position on the arc of circle that yields the highest amplitude for the received signal.
- Page 46 Ultrasounds Moduson table Ref : 223 008 Approximation of the measurement : Determine the minimum variation of the angle for which the amplitude observed on the oscilloscope screen is the highest. Observe that this value is about 5 degrees.
- Page 47 Ultrasounds Moduson table Ref : 223 008 The transmitter 2 is connected to the main transmitter. The main transmitter is powered via a 15 V power supply and its switches are set on Continuous and OFF, respectively (then its transmitting member is cut off and only the transmitter 2 is powered).
- Page 48 Ultrasounds Moduson table Ref : 223 008 The results are summarised in the table below: in deg. in deg. Plotting of the curve : Graphic representation of the function i=f(r) (deg.) (deg.) Observation of the curve : The obtained curve is a straight line passing through the origin (within the limits of the domain under study).
- Page 49 Ultrasounds Moduson table Ref : 223 008 3 Interference of ultrasonic waves Introduction: The purpose of the experiment is to conduct an interference experiment with ultrasonic waves and to compare the experimental measurements obtained with the theoretical results derived from the wave model of the phenomenon.
- Page 50 Ultrasounds Moduson table Ref : 223 008 3.1 Step 2: Protocol Preliminary setting of the transmitters The main transmitter is assumed to be set at its maximum transmission level. It is connected to the MODUSON transmitter 2. The two transmitters connected to the same signal generator are synchronous sources.
- Page 51 Ultrasounds Moduson table Ref : 223 008 The results are summarised in the table below: The angles are given in algebraic notation relative to the graduation zero. θ minimum Not measurable minimum difference θ maximum Not measurable 11.5 minimum difference 11.5...
- Page 52 Ultrasounds Moduson table Ref : 223 008 Approximations The computerised study of the denominator Φ(θ) of δ by mans of ACTILAB yields its variations in the experimental conditions. θ varies at most in the range from -60° to +60° (from -π/3 to +π/3) For the selected values of a and D, the representative curve of Φ(θ) versus θ...
- Page 53 Ultrasounds Moduson table Ref : 223 008 Number of minima λ λ ). 1 θ θ ≈ ≈ For the minima, we have δ= ). 1 sin( sin( λ λ θ sin( Since is constant for a given value of a, is a integral multiple impair of λ...
- Page 54 Ultrasounds Moduson table Ref : 223 008 ENGLISH...
- Page 55 Ultrasounds Moduson table Ref : 223 008 Moduson complément LAB WORK SHEETS Student’s Documents ENGLISH...
- Page 56 Ultrasounds Moduson table Ref : 223 008 1 Directivity of ultrasonic waves Introduction: The purpose of the experiment is to demonstrate the directional effect of ultrasonic waves and to define the notion of « sound radiation ». 1.1 Step 1: Setup ...
- Page 57 Ultrasounds Moduson table Ref : 223 008 1.2 Step 2: Protocol Directivity of ultrasonic waves Determination of the reception peak : It is obtained in determining the receiver position on the arc of circle that yield the highest amplitude for the received signal.
- Page 58 Ultrasounds Moduson table Ref : 223 008 Plot the corresponding graph below: 0,35 0,25 0,15 0,05 θ (°) Approximation of the measurement: Determine the minimum angular variation that produces the highest amplitude on the oscilloscope screen. ∆θ≈ ..
- Page 59 Ultrasounds Moduson table Ref : 223 008 2 Reflection of ultrasonic waves Introduction: The purpose of the experiment is to verify the law of reflection. The influence of the absorption phenomenon of waves ultrasonic will also be observed. 2.1 Step 1: Setup ...
- Page 60 Ultrasounds Moduson table Ref : 223 008 2.2 Step 2: Protocol Definitions On the above schematic, the symbols have the following meanings: • On is the perpendicular to the mirror • i is the angle of incidence between the incident sound radiation EO and the perpendicular to the mirror On •...
- Page 61 Ultrasounds Moduson table Ref : 223 008 Observations of the curve: What is the nature of the curve? Ultrasonic absorption: Complementary experiment. The mirror is turned over so that the foam-coated side faces the ultrasonic beam from the transmitter.
- Page 62 Ultrasounds Moduson table Ref : 223 008 3.1 Step 1: Setup The system is set up as follows: 15 V The transmitter 2 is positioned on a magnetic support inclined at 45 deg. This special position is necessary to achieve short distances between the two transmitters. Thus they contact each other in their smallest spacing (2 cm).
- Page 63 Ultrasounds Moduson table Ref : 223 008 3.1 Step 2: Protocol Preliminary setting of the transmitters • The main transmitter is assumed to be set at its maximum transmission level. It is connected to the MODUSON transmitter 2. •...
- Page 64 Ultrasounds Moduson table Ref : 223 008 Record the measurement results in the table below: The angles are given in algebraic notation relative to the graduation zero. θ minimum minimum difference θ maximum minimum difference What is the measured variation for the angle θ from one maximum to the adjacent maximum...
- Page 65 Ultrasounds Moduson table Ref : 223 008 Calculation of the course difference In the above setup schematic, the course difference is expressed as δ=d and d are the hypotenuses of two rectangular triangles (MhS and MhS Express the squares of these hypotenuses: Write the difference: θ...
- Page 66 Ultrasounds Moduson table Ref : 223 008 ≤ ≤ θ Calculate the numerical values of k for -π/3 +π/3. The possible values of k for the amplitude peaks are: Number of minima What is the expression of δ for the minima? ( with λ=0.84 cm).
- Page 67 Métropole • Tél : 02 32 29 40 00 - Fax : 02 32 29 43 99 - www.jeulin.fr - support@jeulin.fr International • Tél : +33 2 32 29 40 23 - Fax : +33 2 32 29 43 24 - www.jeulin.com - export@jeulin.fr...