Qu`entendent les animaux

Ressources d’accompagnement Physique-Chimie Rentrée 2016 – Académie de Strasbourg
Qu’entendent les animaux ?
Cette ressource relative aux sons audibles et à leur fréquence, est une activité documentaire destinée à des élèves
de 3ème. Elle se déroulera après que les élèves ont étudié la notion de fréquence et son lien avec la perception du son
et effectué quelques calculs de fréquences.
Elle aborde les sons audibles par l’Homme et les animaux, les infrasons et les ultrasons et leur relation à la
fréquence. Elle permettra à l’élève de découvrir ce qu’est l’écholocation chez certains animaux et de faire des calculs
de distances. Ils réinvestiront donc l’utilisation de la formule de la vitesse vue en 4è et en 5è.
Dans un souci d’approche différenciée, cette activité est proposée en deux versions selon les compétences des
élèves (la version 1 est plus guidée et la version 2 est plus ouverte). En annexe figurent des aides éventuelles
pouvant être proposées aux élèves au besoin.
Compétences du socle commun de connaissances, de compétences et de culture travaillées :
Lire et comprendre un document à caractère scientifique (domaine 1)
Utiliser un langage scientifique et mathématique (domaine 1)
Savoir décrire et expliquer des phénomènes naturels (domaine 4)
1. Introduction : Problématique et approche expérimentale
Problématique : Tous les sons sont-ils audibles par l’oreille humaine ?
Les élèves proposent des hypothèses.
Ils imaginent ensuite un protocole expérimental pour les vérifier à l’aide du matériel suivant : Un générateur de
fréquence (10 Hz à 100 kHz) et un haut-parleur.
Un élève peut réaliser l’expérience sur la paillasse du professeur.
La classe observe et peut conclure que tous les sons ne sont pas audibles par l’oreille humaine. On pourra, selon
le cas, aller encore plus loin en montrant que selon l’âge, les oreilles humaines n’entendent plus les mêmes
fréquences.
2. Activité documentaire : Qu’entendent les animaux ?
Ressources d’accompagnement Physique-Chimie Rentrée 2016 – Académie de Strasbourg
2.1. VERSION 1
Partie A : Les infrasons et les ultrasons
Par rapport à l'audition humaine, nous qualifions d'infrasons les sons dont la fréquence est inférieure à 20 Hz. Nous
ne pouvons pas les entendre, mais certains animaux (la taupe ou l'éléphant par exemple) sont capables de les
capter ; ils peuvent ainsi capter avant nous les tremblements de terre de quelques Hertz.
De même, nous qualifions d'ultrasons, les sons inaudibles pour nous et dont la fréquence est supérieure à 20 000
Hz. Un chien ou un chat entendent jusqu'à 40 000 Hz et une chauve-souris ou un dauphin, jusqu'à 160 000 Hz.
http://www.cochlea.org/
Répondre aux questions :
1. Qu’appelle-t-on des infrasons ?
2. Quelles fréquences de son sont audibles par l’oreille humaine ?
L’enregistrement et l’analyse d’un son a donné la courbe suivante :
3. Ce son est-il audible par une oreille humaine ? Justifie
Partie B : L’écholocation
Extrait n°1 : un document diffusé sur ARTE « Belles de nuits » https://www.youtube.com/watch?v=YtgfarwF_pM
Ressources d’accompagnement Physique-Chimie Rentrée 2016 – Académie de Strasbourg
Source : pleinderessources.gouv.qc.ca
Pour se diriger dans l’obscurité totale, les chauvesun système de « vision acoustique » appelé l’écholocation.
souris ont développé
Les chauves-souris utilisent l’écholocation pour naviguer et trouver leur nourriture dans le noir.
1. Quel type de son une chauve-souris émet-elle ?
2. Explique le principe de l’écholocation en remettant les propositions dans l’ordre :
Son cerveau calcule la distance, la vitesse, la forme de l'objet détecté.
La chauve-souris émet un son par la bouche ou le nez.
Cet écho est capté par les oreilles de la chauve-souris.
Le son rencontre un obstacle et rebondit vers la chauve-souris.
Extrait n°2 : Emission « C’est pas Sorcier Chauve-souris Le monde à l’envers (14 min 26s à 16min07s) »
https://www.youtube.com/watch?v=8f3Txe6mjag
Une chauve-souris émet un son qu’elle réceptionne après réflexion sur un insecte au bout d’une durée de 5,8
millisecondes.
3. A quelle distance se trouve cet insecte ? Le résultat sera arrondi à l’unité près.
L’insecte s’éloigne maintenant de la chauve-souris.
4. Quel phénomène permet à la chauve-souris de détecter le déplacement d’un insecte ?
5. Le son perçu par la chauve-souris après réflexion sur l’insecte lui semble-il plus grave ou plus aigu ?
Compétences pouvant être évaluées :
Maîtrise
insuffisante
Lire et comprendre des documents à caractère scientifique
Utiliser l’outil mathématique
Décrire des phénomènes naturels
Maîtrise
fragile
Maîtrise
satisfaisante
Très bonne
maîtrise
Ressources d’accompagnement Physique-Chimie Rentrée 2016 – Académie de Strasbourg
2.2. VERSION 2
Partie A : Les infrasons et les ultrasons
Par rapport à l'audition humaine, nous qualifions d'infrasons les sons dont la fréquence est inférieure à 20 Hz. Nous
ne pouvons pas les entendre, mais certains animaux (la taupe ou l'éléphant par exemple) sont capables de les
capter ; ils peuvent ainsi capter avant nous les tremblements de terre de quelques Hertz.
De même, nous qualifions d'ultrasons, les sons inaudibles pour nous et dont la fréquence est supérieure à 20 000
Hz. Un chien ou un chat entendent jusqu'à 40 000 Hz et une chauve-souris ou un dauphin, jusqu'à 160 000 Hz.
http://www.cochlea.org/
L’enregistrement et l’analyse d’un son a donné la courbe suivante :
amplitude
0,1 ms
temps
Répondre à la problématique : Ce son est-il audible par une oreille humaine ? Justifie
Partie B : L’écholocation
Extrait n°1 : un document diffusé sur ARTE « Belles de nuits » https://www.youtube.com/watch?v=YtgfarwF_pM
Source : pleinderessources.gouv.qc.ca
Ressources d’accompagnement Physique-Chimie Rentrée 2016 – Académie de Strasbourg
Pour se diriger dans l’obscurité totale, les chauves-souris ont développé un système de « vision acoustique » appelé
l’écholocation.
Les chauves-souris utilisent l’écholocation pour naviguer et trouver leur nourriture dans le noir.
1. Quel type de son une chauve-souris émet-elle ?
2. Explique le principe de l’écholocation. Une réponse rédigée sera attendue.
Extrait n 2 : Emission « C’est pas Sorcier Chauve souris Le monde à l’envers (14 min 26s à 16min 07s) »
https://www.youtube.com/watch?v=8f3Txe6mjag
Une chauve-souris émet un son qu’elle réceptionne après réflexion sur un insecte au bout d’une durée de 5,8
millisecondes.
3. A quelle distance se trouve cet insecte ? Le résultat sera arrondi à l’unité près.
L’insecte s’éloigne maintenant de la chauve-souris.
4. Quel phénomène permet à la chauve-souris de détecter le déplacement d’un insecte ?
5. Sachant que la chauve-souris émet des sons de fréquence 25 000 Hz, la fréquence du son perçu
par la chauve-souris après réflexion sur l’insecte semble-elle augmenter ou diminuer ? Justifie.
Compétences pouvant être évaluées :
Maîtrise
insuffisante
Utiliser la langue française
Lire et comprendre des documents à caractère scientifique
Utiliser l’outil mathématique
Décrire des phénomènes naturels
Maîtrise
fragile
Maîtrise
satisfaisante
Très bonne
aîtrise
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3. Annexe
Annexe : Aides à la résolution ( à distribuer selon les besoins)
Partie A
Indice 1 : extrait de l’émission C’est pas Sorcier « Chauve-souris Le monde à l’envers » 11 min 40s à 12min
40 s https://www.youtube.com/watch?v=8f3Txe6mjag
Indice 2 : détermine la fréquence du son à partir de la courbe enregistrée
Indice 3 : La fréquence correspond au nombre de vibrations par seconde
Indice4 : 1ms = 0.001s
Partie B
Indice 1 : A quelle vitesse se déplace le son émis par les chauves-souris ?
Indice 2 : Le son effectue un aller-retour entre son émission et sa réception par la chauve–souris.
Indice 3 : Utilise la relation entre la distance parcourue d, la vitesse v et la durée t : v=
d
t