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25
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<aside>
<nav>
<ul>
<li><h2><a href="http://achilletoupin.com/ ">Accueil</a></h2></li>
<li><h3><a href="pourquoiTpe.php">Qu'est-ce que ce site ?</a></h3></li>
<li><h3><a href="todo.php">Liste de tâches</a></h3></li>
<li><h3><a href="all.php">Afficher en un bloc</a></h3></li>
<li><h3><a href="index.php">Afficher séparément</a></h3></li>
</ul>
</nav>
<h2>Présentation</h2>
<h4>Listes des élèves :</h4>
<ul>
<li>Rousseau Antoine</li>
<li>Poisson Thomas</li>
<li>Toupin Achille</li>
</ul>
<h4>Problématique :</h4>
<p>Comment la chauve-souris se localise-t-elle grâce aux ultrasons ?</p>
<p>Site mis à jour le 04/02/2016</p>
</aside>

49
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<div id="csd">
<h3>Quelques bases sur la chauve-souris</h3>
<p>Pendant des si&egrave;cles, on s&rsquo;est interrog&eacute; sur la fa&ccedil;on dont elles sont capables de s&rsquo;orienter dans le noir : est-ce gr&acirc;ce &agrave; une vision exceptionnelle ou &agrave; un sens totalement diff&eacute;rent ? Le premier &agrave; tenter de r&eacute;soudre ce myst&egrave;re est un abb&eacute; italien de la fin du 18&egrave;me si&egrave;cle : Lazzaro Spallanzani.</p>
<figure style="width: 200px;"><img alt="Lazzaro Spallanzani" src="https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/2/2c/Spallanzani.jpg/800px-Spallanzani.jpg" />
<figcaption>
<p>Lazzaro Spallanzani, biologiste italien du XVIII&egrave; si&egrave;cle</p>
</figcaption>
</figure>
<h3>Fonction des ultrasons</h3>
<p>Dans beaucoup de cas, l&rsquo;utilisation de hautes fr&eacute;quences conf&egrave;re un consid&eacute;rable avantage pour la communication et encore plus dans l&rsquo;&eacute;cholocation. Les chauves-souris sont capables d&rsquo;exploiter les principes de la physique, en ayant recours par exemple &agrave; l&rsquo;effet Doppler, et subissent les m&ecirc;mes contraintes naturelles que les syst&egrave;mes sonars fabriqu&eacute;s par l&rsquo;homme.</p>
<h3>Emission</h3>
<p>Expliquons tout d&rsquo;abord tr&egrave;s rapidement le principe de l&rsquo;&eacute;cholocation. La chauve-souris &eacute;met un ultrason par ses cordes vocales et qui sort par la bouche ou le nez. D&egrave;s que cet ultrason rencontre un obstacle (proie, v&eacute;g&eacute;tation...), il rebondit vers la chauve-souris. Celle-ci capte l&rsquo;&eacute;cho gr&acirc;ce &agrave; ses oreilles, son cerveau va alors calculer la distance, la vitesse, la position et la forme de l&rsquo;objet d&eacute;tect&eacute;. Tout cela a lieu en une fraction de seconde. Il arrive que les chauves-souris &eacute;mettent des cris audibles par l&#39;homme, il ne s&#39;agit alors &eacute;videmment pas d&#39;ultra-sons, mais de cris que l&#39;on qualifie de &laquo;cris sociaux&raquo;, c&#39;est-&agrave;-dire des cris qui sont utilis&eacute;s par les chauves-souris pour communiquer entre elles (territorialit&eacute;, agressivit&eacute;, parade nuptiale, cri d&#39;appel d&#39;un jeune &agrave; sa m&egrave;re, ...)</p>
<p>Toutes les chauves souris n&#39;&eacute;mettent pas des ultrasons de la m&ecirc;me mani&egrave;re. Le type de cri varie en fonction des esp&egrave;ces et de la situation. Par exemple, en chasse, la chauve-souris &eacute;met plus fr&eacute;quemment afin de pouvoir suivre sa proie avec pr&eacute;cision, d&#39;estimer sa taille et sa vitesse. Certaines chauve-souris &eacute;mettent dans les fr&eacute;quences audibles pour l&#39;homme.</p>
<figure style="width: 580px;"><img alt="Emission espèces" src="http://achilletoupin.com/tpe/index/images/FreqEmission.png" />
<figcaption>
<p>Diagramme des fr&eacute;quences d&#39;&eacute;mission des chauves-souris pour diff&eacute;rentes esp&egrave;ces</p>
</figcaption>
</figure>
<h3>R&eacute;ception et traitement des Informations</h3>
<p>Les oreilles des chauves-souris sont adapt&eacute;es &agrave; leur mode d&rsquo;audition particulier. Comme chez la plupart des mammif&egrave;res, la cochl&eacute;e contient une membrane qui va propager les vibrations engendr&eacute;es par l&rsquo;arriv&eacute;e d&rsquo;ondes sonores sur le tympan. Ces vibrations vont stimuler les cellules cili&eacute;es de cette membrane qui vont &agrave; leur tour activer les cellules du ganglion spiral, le nerf auditif et enfin le cortex auditif. La fr&eacute;quence de d&eacute;charge dans les fibres du nerf auditif est proportionnelle &agrave; l&rsquo;amplitude du son, c&rsquo;est-&agrave;-dire que plus l&rsquo;&eacute;cho est intense, plus cette fr&eacute;quence de d&eacute;charge va &ecirc;tre &eacute;lev&eacute;e. La dur&eacute;e des &eacute;chos et les intervalles entre ceux-ci sont d&eacute;crypt&eacute;s par le cerveau par la mani&egrave;re dont se succ&egrave;dent les signaux nerveux qu&rsquo;il re&ccedil;oit. La fr&eacute;quence des &eacute;chos, enfin, est cod&eacute;e par les cellules de la membrane basilaire contenue dans la cochl&eacute;e : la cochl&eacute;e contient un&nbsp; liquide qui stimule les cellules basilaires au rythme des vibrations.</p>
<figure style="width: 310px"><img src="http://achilletoupin.com/tpe/index/images/oreilleInterne.jpg" />
<figcaption>
<p>L&#39;oreille interne de la chauve-souris</p>
</figcaption>
</figure>
<h3>Pourquoi plusieurs animaux utilisent des ultrasons plut&ocirc;t que des sons &laquo;ordinaires&raquo; comme la majorit&eacute; des animaux ?</h3>
<ul>
<li>Hypoth&egrave;se 1 : La premi&egrave;re r&eacute;ponse possible conteste la question en pointant le fait qu&rsquo;elle n&rsquo;est due qu&rsquo;&agrave; une vision anthropocentrique. L&rsquo;audition humaine normale d&eacute;bute vers 2 kHz pour d&eacute;cliner progressivement dans les hautes fr&eacute;quences jusqu&rsquo;&agrave; 20 kHz. Le spectre audible des autres mammif&egrave;res, quant &agrave; lui, a g&eacute;n&eacute;ralement la m&ecirc;me dispersion mais pour des fr&eacute;quences sup&eacute;rieures. Le spectre audible maximum des chauves-souris s&rsquo;&eacute;tend d&rsquo;environ 20 kHz &agrave; 120 kHz. Il n&rsquo;est donc pas surprenant que certains mammif&egrave;res utilisent des ultrasons.</li>
<li>Hypoth&egrave;se 2 : Pourquoi utiliser les sons &quot;ordinaires&quot; ? Pour les petits animaux, en effet, les ultrasons sont faciles &agrave; produire, &agrave; transmettre et &agrave; recevoir. Ce sont les basses fr&eacute;quences qui sont difficiles &agrave; produire pour eux, principalement parce qu&rsquo;elles n&eacute;cessitent des structures corporelles importantes (le son le plus grave enregistr&eacute; dans le monde animal est produit par la baleine).</li>
<li>Hypoth&egrave;se 3 : Les propri&eacute;t&eacute;s des ultrasons donnent aux animaux qui les utilisent plusieurs avantages exploitables. La seule diff&eacute;rence r&eacute;elle entre les ultrasons et les sons &laquo;normaux&raquo; est que l&rsquo;air absorbe plus les hautes fr&eacute;quences, d&rsquo;ailleurs, cet effet est amplifi&eacute; au-del&agrave; de 20 kHz et d&eacute;pend aussi du taux d&rsquo;humidit&eacute; du milieu.</li>
</ul>
<h3>Perturbations li&eacute;es &agrave; l&#39;environnement</h3>
<p>Le milieu peut &ecirc;tre ouvert (prairies...), dans ce cas, les chauves-souris chassent des insectes en vol sans &ecirc;tre g&ecirc;n&eacute;es par les &eacute;chos de la v&eacute;g&eacute;tation. Elles peuvent aussi chasser en lisi&egrave;re de la v&eacute;g&eacute;tation, se nourrissant d&rsquo;insectes en vol, ou &agrave; la surface de l&rsquo;eau (qui agit comme un miroir pour l&rsquo;&eacute;cho si l&rsquo;eau est calme), mangeant des poissons. Enfin, le milieu peut &ecirc;tre dense, avec beaucoup de v&eacute;g&eacute;tation. Dans ce dernier milieu, on distingue deux strat&eacute;gies de chasse diff&eacute;rentes adopt&eacute;es par les chauves-souris : certaines vont attraper la nourriture sur une surface (au sol, sur une branche...), d&rsquo;autres d&eacute;tectent les battements d&rsquo;ailes des insectes et les capturent en vol. Mais beaucoup de chauves-souris ne chassent pas que dans un seul type d&rsquo;habitat. On observe tout de m&ecirc;me qu&rsquo;elles vont plut&ocirc;t vers des habitats pr&eacute;sentant moins de perturbations que celui dont elles viennent. Les cris d&rsquo;&eacute;cholocation sont diff&eacute;rents selon le type d&rsquo;habitat, pour s&rsquo;adapter aux diff&eacute;rents probl&egrave;mes &agrave; r&eacute;soudre comme l&rsquo;&eacute;cho de la v&eacute;g&eacute;tation perturbant celui de la proie.</p>
</div>

9
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<div id="cclnd">
<h2>Conclusion</h2>
<p>Nous pouvons donc d&eacute;sormais affirmer qu&rsquo;il est th&eacute;oriquement possible de se d&eacute;placer uniquement &agrave; l&rsquo;aide du son, et que certains animaux comme par exemple la chauve-souris peuvent l&rsquo;effectuer.</p>
<p>A l&rsquo;issue de ce TPE, nous pr&eacute;senterons un robot &eacute;vitant les obstacles se d&eacute;pla&ccedil;ant &agrave; l&rsquo;aide du m&ecirc;me ph&eacute;nom&egrave;ne&nbsp;: l&rsquo;&eacute;cholocation.</p>
</div>

115
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<div id="ex1d">
<h3>Peut-on mesurer la distance gr&acirc;ce au son ?</h3>
<h4>Liste de mat&eacute;riel 1 :</h4>
<ul>
<li>1 oscilloscope</li>
<li>1 g&eacute;n&eacute;rateur TBF</li>
<li>1 &eacute;metteur d&#39;ultrasons</li>
<li>1 r&eacute;cepteur d&#39;ultrasons</li>
<li>1 r&egrave;gle d&#39;1m</li>
</ul>
<h4>Protocole 1 : V&eacute;rifier le bon fonctionnement du montage</h4>
<p>Le temps &agrave; trouver est 0,001s = 1ms</p>
<ol>
<li>Placer l&#39;&eacute;metteur et le r&eacute;cepteur &agrave; une distance de 34cm l&#39;un de l&#39;autre &agrave; l&#39;aide de la r&egrave;gle.</li>
<li>Relier ces deux &eacute;l&eacute;ments &agrave; un oscilloscope.</li>
<li>Actionner l&#39;&eacute;metteur gr&acirc;ce &agrave; un g&eacute;n&eacute;rateur TBF qui lui sera reli&eacute; et r&eacute;gl&eacute; sur &quot;discontinu&quot;</li>
<li>Calibrer d&#39;oscilloscope afin de voir au moins 2 &eacute;missions d&#39;ultrasons</li>
<li>Gr&acirc;ce &agrave; l&#39;oscilloscope, mesurer le temps &eacute;coul&eacute; entre l&#39;&eacute;mission et la r&eacute;ception du signal</li>
<li>V&eacute;rifier l&#39;&eacute;quation suivante :</li>
</ol>
<p>d = v / t<br />
t = d / v<br />
t = 0,34 / 340 //Avec t le temps mesur&eacute;.</p>
<h4>Liste de mat&eacute;riel 2 : voir n&deg;1</h4>
<h4>Protocole 2 : Trouver la distance gr&acirc;ce au son (un &eacute;cho)</h4>
<ol>
<li>Placer l&#39;&eacute;metteur et le r&eacute;cepteur &agrave; une distance inconnue mais &lt;1m l&#39;un de l&#39;autre</li>
<li>Relier ces deux &eacute;l&eacute;ments &agrave; un oscilloscope.</li>
<li>Actionner l&#39;&eacute;metteur gr&acirc;ce &agrave; un g&eacute;n&eacute;rateur TBF qui lui sera reli&eacute; et r&eacute;gl&eacute; sur &quot;discontinu&quot;</li>
<li>Calibrer d&#39;oscilloscope afin de voir au moins 2 &eacute;missions d&#39;ultrasons</li>
<li>Gr&acirc;ce &agrave; l&#39;oscilloscope, mesurer le temps &eacute;coul&eacute; entre l&#39;&eacute;mission et la r&eacute;ception du signal</li>
<li>V&eacute;rifier l&#39;&eacute;quation suivante :</li>
</ol>
<p>d = ( v * t ) / 2 // divis&eacute; par 2 car l&#39;onde sonore fait un aller-retour<br />
d = ( 340m/s * t ) / 2 // avec t le temps mesur&eacute;.<br />
V&eacute;rifier le r&eacute;sultat avec la r&egrave;gle.</p>
<p>Peut-on utiliser les ultrasons pour calculer une distance avec pr&eacute;cision (+- 1cm) ?</p>
<h3>Compte rendu de l&#39;&eacute;xperience n&deg;1 :</h3>
<p>Protocole 1 :</p>
<figure alt="Protocole 1" style="width: 600px;"><img src="http://achilletoupin.com/tpe/index/images/imgEx1/2015-11-19%2016.30.54.jpg" />
<figcaption>
<p>Montage du protocole 1, avec les &eacute;metteur et r&eacute;cepteur &agrave; 34cm l&#39;un de l&#39;autre</p>
</figcaption>
</figure>
<p>L&#39;&eacute;metteur et le r&eacute;cepteur sont &agrave; une distance de 34cm l&#39;un de l&#39;autre. Ces deux &eacute;l&eacute;ments sont reli&eacute;s &agrave; un oscilloscope. Actionner l&#39;&eacute;metteur gr&acirc;ce &agrave; un g&eacute;n&eacute;rateur TBF qui lui sera reli&eacute; et r&eacute;gl&eacute; sur &quot;discontinu&quot;. L&#39;oscilloscope est calibr&eacute; afin de voir au moins 2 &eacute;missions d&#39;ultrasons. Le temps mesur&eacute; entre l&#39;&eacute;mission et la r&eacute;ception du signal est de 1ms (voir figure suivante)</p>
<p>Le temps &agrave; trouver &eacute;tant de 0,001s = 1ms, <strong>l&#39;&eacute;xperience est un succ&egrave;s.</strong></p>
<figure alt="Protocole 1 oscilloscope" style="width: 600px;"><img src="http://achilletoupin.com/tpe/index/images/imgEx1/2015-11-19%2016.30.03.jpg" />
<figcaption>
<p>Oscilloscope affichant le temps entre l&#39;&eacute;mission et la r&eacute;ception pour une distance de 34cm</p>
</figcaption>
</figure>
<h4>Protocole 2 : Mesurer une distance avec un écho</h4>
<p>L&#39;&eacute;metteur et le r&eacute;cepteur sont &agrave; une distance inconnue mais &lt;1m l&#39;un de l&#39;autre, et reli&eacute;s &agrave; un oscilloscope. Calibrer d&#39;oscilloscope afin de voir au moins 2 &eacute;missions d&#39;ultrasons. Le temps &eacute;coul&eacute; entre l&#39;&eacute;mission et la r&eacute;ception du signal est de 1.520ms (voir figure n&deg;2)</p>
<figure alt="Protocole 2 vue d'ensemble" style="width: 600px;"><img src="http://achilletoupin.com/tpe/index/images/imgEx1/2015-11-19%2016.38.18.jpg" />
<figcaption>
<p>Montage du protocole 2 : une paroi rigide est utilis&eacute;e pour g&eacute;n&eacute;rer un &eacute;cho.</p>
</figcaption>
</figure>
<p>V&eacute;rifier l&#39;&eacute;quation suivante :</p>
<p>d = ( v * t ) / 2 // divis&eacute; par 2 car l&#39;onde sonore fait un aller-retour<br />
d = ( 340m/s * 0.00152 s ) / 2 // avec t le temps mesur&eacute;.<br />
d = <span class="cwcot" id="cwos">0.2584</span> m = 26cm environ</p>
<p>Ce r&eacute;sultat est v&eacute;rifi&eacute; &agrave; l&#39;aide d&#39;une r&egrave;gle.</p>
<figure alt="Protocole 2 oscillocope" style="width: 600px;"><img src="http://achilletoupin.com/tpe/index/images/imgEx1/2015-11-19%2016.37.59.jpg" />
<figcaption>
<p>Vue de l&#39;&eacute;cran de l&#39;oscilloscope. Le temps entre l&#39;&eacute;mission et la r&eacute;ception de l&#39;onde sonore est de 1.520ms.</p>
</figcaption>
</figure>
<p>Le résultat est vérifié, <strong>l'expérience est donc un succès.</strong></p>
<h4>Conclusion</h4>
<p>Peut-on utiliser les ultrasons pour calculer une distance avec pr&eacute;cision (+- 1cm) ?</p>
<p>D&#39;apr&egrave;s les pr&eacute;c&eacute;dents r&eacute;sultats, nous pouvons affirmer pouvoir mesurer une distance sans m&egrave;tre et automatiquement &agrave; l&#39;aide des ultrasons.</p>
<p>La vitesse du son dans l&#39;air &eacute;tant constante, le son &eacute;tant une onde sonore et ob&eacute;issant donc &agrave; certaines lois, il est possible, avec un organisme adapt&eacute;, de se situer gr&acirc;ce aux ondes sonores (incluant les ultrasons)</p>
<p>La pr&eacute;cision de ce syst&egrave;me est de l&#39;ordre du cm, ce qui est suffisant pour nos besoins.</p>
<h4>Concrètement, notre utilisation de cette propriété</h4>
<p>Nous utilisons cette propriété à travers un module pour carte arduino : le module HC-SR04</p>
<figure style="width: 350px;"><img alt="Module HC-SR04" src="https://www.bananarobotics.com/shop/image/cache/data/sku/BR/0/1/0/0/2/BR010020-HC-SR04-Ultrasonic-Distance-Sensor-Module/HC-SR04-Ultrasonic-Distance-Sensor-Module-600x600.png" />
<figcaption>
<p>Module HC-SR04</p>
<a href="https://www.bananarobotics.com/shop">Source de l&#39;image</a></figcaption>
</figure>
<p>Ce module est un périphérique créé pour fonctionner avec une carte Arduino (voir expérience 2). Il est composé d'un émetteur et d'un récepteur d'ultrasons à 40KHz. Il envoie à la carte arduino le délai entre l'émission et la réception des utltasons qu'ils envoie par rafales. Ainsi cette dernière peut calculer la distance en temps réel, et agir en conséquence.</p>
</div>

376
index/includes/ex2-full.php Normal file
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@ -0,0 +1,376 @@
<div id="ex2d">
<h3>Fonctionnement</h3>
<p>Le robot est compos&eacute; de plusieurs &eacute;l&eacute;ments pour mod&eacute;lier la chauve - souris :</p>
<ul>
<li>Le module &agrave; ultrasons et son servo-moteur mod&eacute;lise les cordes vocales et les oreilles de la chauve-souris.</li>
<li>Les moteurs et roues mod&eacute;lisent le moyen de d&eacute;placement de la chauve-souris.</li>
<li>La carte arduino commande tous les &eacute;l&eacute;ments, elle mod&eacute;lise le cerveau de la chauve-souris.</li>
<li>Le chassis contient tous les composants.</li>
</ul>
<h3 id="composants">Composants</h3>
<h4>Le module &agrave; ultrasons</h4>
<p>Le module HC-SR04 permet d&rsquo;&eacute;valuer les distances entre un objet mobile et les obstacles rencontr&eacute;s. Il &eacute;met des ultrasons puis les capte apr&egrave;s un &eacute;cho gr&acirc;ce &agrave; ses &eacute;metteur et r&eacute;cepteur. Il est con&ccedil;u pour fonctionner simplement avec une carte arduino.</p>
<figure style="width: 350px;"><img alt="Module HC-SR04" src="https://www.bananarobotics.com/shop/image/cache/data/sku/BR/0/1/0/0/2/BR010020-HC-SR04-Ultrasonic-Distance-Sensor-Module/HC-SR04-Ultrasonic-Distance-Sensor-Module-600x600.png" />
<figcaption>
<p>Module HC-SR04</p>
<a href="https://www.bananarobotics.com/shop">Source de l&#39;image</a></figcaption>
</figure>
<h4>Le servo-moteur</h4>
<p>Le servo-moteur est un moteur &eacute;lectrique auquel on a ajouter un syst&egrave;me lui permettant d&#39;avoir une grande pr&eacute;cision lors de sa rotation. Il permet de contr&ocirc;ler avec pr&eacute;cision la direction du module &agrave; utrasons. Ainsi, le champ de vision du module est augment&eacute; gr&acirc;ce &agrave; un mouvement de balayage.</p>
<figure style="width: 350px;"><img alt="Servo-moteur" src="http://img.banggood.com/thumb/large/upload/2015/06/SKU250601-1.jpg" />
<figcaption>
<p>Servo moteur</p>
<a href="http://www.banggood.com/TowerPro-SG90-Mini-Micro-Digital-Servo-9g-For-RC-Models-p-984114.html">Source</a></figcaption>
</figure>
<h4>Les moteurs</h4>
<h4>La carte arduino</h4>
<p>Une carte Arduino est un circuit imprim&eacute; en mat&eacute;riel libre sur lequel se trouve un microcontr&ocirc;leur. Il permet de traiter les informations collect&eacute;es par les diff&eacute;rents ports d&#39;entr&eacute;s de la carte, et de r&eacute;agir en cons&eacute;quence &agrave; travers les ports de sortie. On peut ainsi contr&ocirc;ler certains composants, ainsi qu&#39;une vari&eacute;t&eacute; de p&eacute;riph&eacute;riques sp&eacute;cialement con&ccedil;us pour lui. Il fonctionne gr&acirc;ce &agrave; du code du language C qui permet de r&eacute;aliser des actions sp&eacute;cialement command&eacute;es.</p>
<figure style="width: 350px;"><img alt="Carte arduino UNO" src="http://www.innofab.fr/wp-content/uploads/2015/08/ARDUINO_R3.png" />
<figcaption>
<p>Carte Arduino UNO</p>
<a href="http://www.innofab.fr/wp-content/uploads/2015/08/ARDUINO_R3.png">Source de l&#39;image</a></figcaption>
</figure>
<h4>Le chassis</h4>
<p>Le chassis a pour fonction de relier tous les composants entre eux et faciliter le montage et la conception du robot. C&#39;est un kit pour robot arduino, mais ne fournit pas de code ou de carte.</p>
<figure style="width: 350px;"><img alt="Le chassis" src="http://img.banggood.com/thumb/large/oaupload/banggood/images/F2/51/c24768b7-3305-49b4-bbd6-64cf7b6107f0.jpg" />
<figcaption>
<p>Le chassis</p>
<a href="http://www.banggood.com/2WD-Smart-Car-Chassis-Tracing-Car-With-Encoder-Battery-Box-For-Arduino-p-906309.html">Source de l&#39;image</a></figcaption>
</figure>
<h4>Les batteries</h4>
<p>Les batteries ont pour fonction d&#39;alimenter le robot en &eacute;lectricit&eacute;</p>
<figure style="width: 350px;"><img alt="La batterie 1" src="http://www.batteryspace.com/images/products/detail/5830.png" /><img alt="La batterie 2" src="https://chioszrobots.files.wordpress.com/2014/04/battery-holder-4aa-chiosz-robots.png?w=593" />
<figcaption>
<p>Les batteries</p>
<a href="http://www.banggood.com/2WD-Smart-Car-Chassis-Tracing-Car-With-Encoder-Battery-Box-For-Arduino-p-906309.html">Source de l&#39;image</a></figcaption>
</figure>
<h3>Construction</h3>
<p>La contruction du robot a &eacute;t&eacute; tr&egrave;s complexe, mais nous a appris beaucoup &agrave; propos de l&#39;&eacute;lectronique,</p>
<p>Lorem ipsum dolor sit amet, consectetur adipiscing elit. Nullam et tellus et tellus euismod congue. Praesent diam ante, pellentesque lacinia vestibulum eget, iaculis eget est. Nullam justo dui, hendrerit eu nulla nec, aliquam posuere libero. Quisque ut ornare nisi, eu gravida sem. Maecenas et lacus sit amet quam maximus aliquet. Suspendisse sodales sapien sit amet arcu efficitur, vel rutrum mi aliquet. Cras mollis facilisis metus id bibendum. Ut vel diam pulvinar, lobortis diam non, placerat tellus. Morbi lacus velit, egestas id elit sit amet, dapibus accumsan justo. Nulla facilisi. Proin vestibulum neque condimentum urna molestie aliquet. Nunc fermentum suscipit libero, ac maximus diam scelerisque vitae. Integer sed auctor magna. Aliquam erat volutpat.</p>
<h3>Logiciel</h3>
<p>On utilise pour cont&ocirc;ler les composants p&eacute;riph&eacute;riques la carte Arduino. Celle-ci comporte des ports gr&acirc;ce auquels elle communique avec ses p&eacute;riph&eacute;riques. Les ports n&#39;ont pas tous les m&ecirc;mes propri&eacute;t&eacute;s, c&#39;est pourquoi il faut d&eacute;cider quels port sera responsable de quelle t&acirc;che. Faire un plan aide aussi &eacute;norm&eacute;ment lors du montage &eacute;lectrique du robot : deux fils sont vite &eacute;chang&eacute;s, et retrouver une erreur est une t&acirc;che difficile qui fait perdre beaucoup de temps. Une carte arduino standart comporte 13 ports qui ne seront utiles.</p>
<h3>Plan des ports Entr&eacute;e/Sortie</h3>
<h4>Ports I/O (= Input/Output, c&#39;est &agrave; dire Entr&eacute;e/Sortie)</h4>
<p>Ports 2, 4, 7, 8 et 13</p>
<h4>Ports I/O capables de MLI (Modulation de la largeur d&#39;impulsion)</h4>
<p>Port 3, 5, 6, 9, 10 et 11</p>
<p>La Modulation de la largeur d&#39;impulsion (MLI ; en anglais : Pulse Width Modulation, soit PWM) est une technique couramment utilis&eacute;e pour synth&eacute;tiser des signaux continus (analogues) &agrave; l&#39;aide de circuits &agrave; fonctionnement tout ou rien (num&eacute;riques). Cela permet de cont&ocirc;ler de fa&ccedil;on analogique (c&#39;est &agrave; dire que le signal peut &ecirc;tre de plusieurs valeurs d&#39;intensit&eacute;) avec un contr&ocirc;leur num&eacute;rique qui ne peut avoir que deux signaux : allum&eacute; ou &eacute;teint)</p>
<figure style="width: 350px;"><img alt="PWM" src="https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/e/e2/Delta_PWM.png/320px-Delta_PWM.png" />
<figcaption>
<p>Exemple de synth&egrave;se d&#39;un signal gr&acirc;ce &agrave; la MLI</p>
</figcaption>
</figure>
<table>
<caption>Plan des ports utilis&eacute;s, et leur fonction (Entr&eacute;e ou sortie)</caption>
<tbody>
<tr>
<th>Port</th>
<th>Entr&eacute;e ou sortie</th>
<th>Fonction</th>
</tr>
<tr>
<td>2</td>
<td>Entr&eacute;e</td>
<td>Indication de la position de la roue droite</td>
</tr>
<tr>
<td>4</td>
<td>Entr&eacute;e</td>
<td>Indication de la position de la roue gauche</td>
</tr>
<tr>
<td>7</td>
<td>Entr&eacute;e</td>
<td>Signal du module HC-SR04</td>
</tr>
<tr>
<td>3</td>
<td>Sortie</td>
<td>Contr&ocirc;le de la vitesse de la roue droite</td>
</tr>
<tr>
<td>5</td>
<td>Sortie</td>
<td>Contr&ocirc;le de la vitesse de la roue gauche</td>
</tr>
<tr>
<td>8</td>
<td>Sortie</td>
<td>Contr&ocirc;le de la position du servo-moteur</td>
</tr>
<tr>
<td>12</td>
<td>Sortie</td>
<td>Envoi du signal pour le module HC-SR04</td>
</tr>
</tbody>
</table>
<h3 id="code">Le code de la carte arduino</h3>
<p>&nbsp;Il faut programmer la carte avec du code C pour lui dire quoi faire.</p>
<p>Les diff&eacute;rentes actions &agrave; r&eacute;aliser sont list&eacute;es ci-dessous :</p>
<ul>
<li>Cont&ocirc;ler les moteurs des roues pour se faire d&eacute;placer le robot
<ul>
<li>Tout droit</li>
<li>A gauche</li>
<li>A droite</li>
</ul>
</li>
<li>Orienter le module &agrave; ultrasons dans la direction souhait&eacute;e gr&acirc;ce au servo-moteur</li>
<li>Contr&ocirc;ler le module &agrave; ultrasons et ainsi conna&icirc;tre la position d&#39;&eacute;ventuels obstacles</li>
<li>Analyser les donn&eacute;es et r&eacute;agir en cons&eacute;quence</li>
</ul>
<p>A chaque t&acirc;che est d&eacute;di&eacute;e une portion du code, qui est au final compact&eacute; en un seul document, envoy&eacute; &agrave; la carte Arduino.</p>
<h3>Code du module &agrave; ultrasons HC-SR04&nbsp;(source : <a href="http://howtomechatronics.com/tutorials/arduino/ultrasonic-sensor-hc-sr04/" style="display: inline;">HowToMechatronics.com</a>) -<button id="HC-SR04" onclick="showButton('HC-SR04')" value="Afficher">Afficher</button></h3>
<div id="HC-SR04d" style="display: none;">
<pre data-enlighter-language="c">
/*
* Ultrasonic Sensor HC-SR04 and Arduino Tutorial
*
* Crated by Dejan Nedelkovski,
* www.HowToMechatronics.com
*
*/
// defines pins numbers
const int trigPin = 9;
const int echoPin = 10;
// defines variables
long duration;
int distance;
void setup() {
pinMode(trigPin, OUTPUT); // Sets the trigPin as an Output
pinMode(echoPin, INPUT); // Sets the echoPin as an Input
Serial.begin(9600); // Starts the serial communication
}
void loop() {
// Clears the trigPin
digitalWrite(trigPin, LOW);
delayMicroseconds(2);
// Sets the trigPin on HIGH state for 10 micro seconds
digitalWrite(trigPin, HIGH);
delayMicroseconds(10);
digitalWrite(trigPin, LOW);
// Reads the echoPin, returns the sound wave travel time in microseconds
duration = pulseIn(echoPin, HIGH);
// Calculating the distance
distance= duration*0.034/2;
// Prints the distance on the Serial Monitor
Serial.print(&quot;Distance: &quot;);
Serial.println(distance);
}
</pre>
</div>
<h3>Code de contr&ocirc;le des roues -<button id="roues" onclick="showButton('roues')" value="Afficher">Afficher</button></h3>
<div id="rouesd" style="display: none;">
<pre data-enlighter-language="c">
/*Vide pour l&#39;instant*/
</pre>
</div>
<h3>Code de contr&ocirc;le du servo -<button id="servo" onclick="showButton('servo')" value="Afficher">Afficher</button></h3>
<div id="servod" style="display: none;">
<pre data-enlighter-language="c">
/*Vide pour l&#39;instant*/
</pre>
</div>
<h3>Code complet de l&#39;arduino du robot -<button id="robot" onclick="showButton('robot')" value="Afficher">Afficher</button></h3>
<div id="robotd" style="display: none;">
<pre data-enlighter-language="c">
/*
INCREMENTATION
for (i = 0; i &lt; 5; i++){
}
Ce qu&#39;il reste &agrave; faire :
testDevant
demiTour
tirageSort
avancer
*/
int libreDevant;
int posServo;
int resulTirage;
int nbDeg;
int verifOpp;
int distMinLibre;
int dist;
int testDevant(){
//prendre la donn&eacute;e du capteur
if(dist &gt;= distMinLibre)
{
libreDevant = 1;
}
else
{
libreDevant = 0;
//Canard
}
return libreDevant;
}
int tirageSort(){
return resulTirage;
}
int checkG(){
posServo = posServo + nbDeg; //tourner le capteur
libreDevant = testDevant();
//V&eacute;rifier si c&#39;est libre devant
if (libreDevant == 1)
{
posServo = 90; //remettre le servo au milieu
}
else
{
if (posServo == 180) //on arrive en fin de course
{
posServo = 90;
if(verifOpp = 0)
{
checkD()
}
else
{
verifOpp = 0;
demiTour()
}
}
else if(posServo &lt; 180) //On v&eacute;rifie de l&#39;autre c&ocirc;t&eacute;
{
checkG()
}
}
}
int checkD(){
posServo = posServo - nbDeg; //tourner le capteur
libreDevant = testDevant();
//V&eacute;rifier si c&#39;est libre devant
if (libreDevant == 1)
{
posServo = 90; //remettre le servo au milieu
}
else
{
if (posServo == 0) //on arrive en fin de course
{
posServo = 90;
if(verifOpp = 0)
{
checkG()
}
else
{
verifOpp = 0;
demiTour()
}
}
else if(posServo &gt; 0) //On v&eacute;rifie de l&#39;autre c&ocirc;t&eacute;
{
checkD()
}
}
}
void setup() {
pinMode(13, OUTPUT); // initialize digital pin 13 as an output.
}
// the loop function runs over and over again forever
void loop() {
posServo = 90;
libreDevant = testDevant();
if(libreDevant = 1)
{
avancer()
}
else
{
resulTirage = tirageSort();
if (resulTirage = 0)
{
checkG()
avancer()
}
else
{
checkD()
avancer()
}
}
}
</pre>
</div>
</div>

74
index/includes/ex2.php Normal file
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@ -0,0 +1,74 @@
<div id="ex2d">
<h3>Pr&eacute;sentation</h3>
<p>Notre seconde exp&eacute;rience consiste en la fabrication d&rsquo;un robot simple qui reproduit le moyen de localisation de la chauve-souris.</p>
<p>Ainsi nous reprenons d&rsquo;une part ce sens des chauves-souris cr&eacute;&eacute; pas la nature et l&rsquo;illustrons, et d&rsquo;autre part les principes physiques exploit&eacute;s par cette technique, puisque nous recr&eacute;ons enti&egrave;rement ce syst&egrave;me nous-m&ecirc;mes.</p>
<p>Ce robot et cette partie seront le th&egrave;me majeur de l&#39;oral et y seront donc expos&eacute;s de mani&egrave;re pr&eacute;cise et d&eacute;taill&eacute;e. Vous pouvez lire ici le compte rendu simplifi&eacute; de cette exp&eacute;rience.</p>
<h3>Explication</h3>
<p>Pour simplifier, le robot ne se d&eacute;place que sur deux axes&nbsp;: il ne vole pas. C&rsquo;est un robot qui se d&eacute;place au sol gr&acirc;ce &agrave; deux roues motoris&eacute;es ind&eacute;pendantes. Ces deux roues, ainsi que l&rsquo;int&eacute;gralit&eacute; du robot, sont contr&ocirc;l&eacute;s par un syst&egrave;me autonome&nbsp;: une carte Arduino.</p>
<p>Une carte Arduino est un outil &eacute;lectronique programmable qui peut contr&ocirc;ler des p&eacute;riph&eacute;riques.</p>
<p>Le robot est compos&eacute; de plusieurs &eacute;l&eacute;ments pour mod&eacute;liser la chauve - souris :</p>
<ul>
<li>Le module &agrave; ultrasons vu dans la <a href="page3-ex1.php">partie pr&eacute;c&eacute;dente</a> mod&eacute;lise les cordes vocales et les oreilles de la chauve-souris.</li>
<li>Les moteurs et roues mod&eacute;lisent le moyen de d&eacute;placement de la chauve-souris.</li>
<li>La carte Arduino commande tous les &eacute;l&eacute;ments, elle mod&eacute;lise le cerveau de la chauve-souris.</li>
<li>Le ch&acirc;ssis contient tous les composants.</li>
</ul>
<h3>Fonctionnement basique</h3>
<p>Une version simplifi&eacute;e du fonctionnement du robot serait la suivante&nbsp;: le robot d&eacute;tecte des obstacles contre lesquels il pourrait potentiellement se heurter en mesurant la distance qui l&rsquo;en s&eacute;pare gr&acirc;ce &agrave; des ultrasons. Il r&eacute;agit en cons&eacute;quence et change de direction lorsqu&rsquo;il d&eacute;tecte un tel objet.</p>
<h3>Illustration</h3>
<p>Voici ci-dessous des images dudit robot&nbsp;:</p>
<figure style="width: 600px;"><img src="http://achilletoupin.com/tpe/index/images/imgEx2/2016-02-04_06.56.14.jpg" />
<figcaption>
<p>Vue g&eacute;n&eacute;rale du robot</p>
</figcaption>
</figure>
<figure style="width: 600px;"><img src="http://achilletoupin.com/tpe/index/images/imgEx2/2016-02-04_06.56.20.jpg" />
<figcaption>
<p>Le module HC-SR04 mont&eacute; sur le robot</p>
</figcaption>
</figure>
<figure style="width: 600px;"><img src="http://achilletoupin.com/tpe/index/images/imgEx2/2016-02-04_06.56.37.jpg" />
<figcaption>
<p>Vue de l&#39;organication g&eacute;n&eacute;rale des composants sur le robot</p>
</figcaption>
</figure>
<figure style="width: 600px;"><img src="http://achilletoupin.com/tpe/index/images/imgEx2/2016-02-04_06.56.45.jpg" />
<figcaption>
<p>La carte Arduino UNO</p>
</figcaption>
</figure>
<figure style="width: 600px;"><img src="http://achilletoupin.com/tpe/index/images/imgEx2/2016-02-04_06.57.55.jpg" />
<figcaption>
<p>Montage du protocole 1, avec les &eacute;metteur et r&eacute;cepteur &agrave; 34cm l&#39;un de l&#39;autre</p>
</figcaption>
</figure>
<figure style="width: 600px;"><img src="http://achilletoupin.com/tpe/index/images/imgEx2/2016-02-04_06.57.59.jpg" />
<figcaption>
<p>Vue de dessous du robot : la carte de contr&ocirc;le des moteurs</p>
</figcaption>
</figure>
<figure style="width: 600px;"><img src="http://achilletoupin.com/tpe/index/images/imgEx2/robotHC-SR04.gif" />
<figcaption>
<p>D&eacute;monstration du mouvement du module HC-SR04</p>
</figcaption>
</figure>
</div>

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@ -0,0 +1,3 @@
<footer>
<h2>Webdesign par Achille Toupin</h2>
</footer>

12
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@ -0,0 +1,12 @@
<header>
<img src="index/images/bannerTpe.png" alt="TPE G30"></img>
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<div><a href="index.php" onclick=showF('tb')>Introduction</a></div>
<div><a href="page1-son.php" onclick=showF('tb')>Théorie basique du son</a></div>
<div><a href="page2-cs" onclick=showF('cs') >La chauve-souris</a></div>
<div><a href="page3-ex1" onclick=showF('ex1') >Expérience 1 : les ultrasons</a></div>
<div><a href="page4-ex2" onclick=showF('ex2') >Expérience 2 : Le robot</a></div>
<div><a href="page5-ccln" onclick=showF('ccln')>Conclusion</a></div>
<div><a href="page6-src" onclick=showF('src')>Sources</a></div>
</nav>
</header>

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<header>
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<div><a href="#tb" onclick=showF('tb')>Théorie basique du son</a></div>
<div><a href="#cs" onclick=showF('cs') >La chauve-souris</a></div>
<div><a href="#ex1" onclick=showF('ex1') >Expérience 1 : les ultrasons</a></div>
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<div><a href="#src" onclick=showF('src')>Sources</a></div>
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</header>

18
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@ -0,0 +1,18 @@
<div id="introd">
<p>Le th&egrave;me de notre TPE est celui de l&rsquo;&eacute;cholocalisation, ou &eacute;cholocation. Nous avons, pour m&ecirc;ler SVT et physique, d&eacute;cid&eacute; d&rsquo;&eacute;tudier le comportement d&rsquo;un animal en particulier&nbsp;: la chauve-souris.</p>
<p>Nous avons d&eacute;cid&eacute; d&rsquo;aborder d&egrave;s la premi&egrave;re s&eacute;ance le th&egrave;me du son, puis nous avons r&eacute;fl&eacute;chi &agrave; un lien avec l&rsquo;autre discipline impos&eacute;e&nbsp;: les SVT. Nous avons r&eacute;tr&eacute;ci le champ de possibilit&eacute; en se limitant &agrave; l&rsquo;&eacute;cholocation. Nous avons ensuite cherch&eacute; une mani&egrave;re pertinente de formuler la probl&eacute;matique en fonction des th&egrave;mes que nous souhaitions aborder.</p>
<p>Nous avons abouti &agrave; la probl&eacute;matique suivante&nbsp;: <strong>Comment la chauve-souris se localise-t-elle gr&acirc;ce aux ultrasons ?</strong></p>
<p>Il est bien connu que la chauve-souris peut se d&eacute;placer dans le noir, et qu&#39;elle n&rsquo;utilise pas seulement ses yeux pour se rep&eacute;rer mais aussi des ultrasons. Cependant, la mani&egrave;re exacte dont elle s&rsquo;y prend reste peu connue et assez &eacute;volu&eacute;e, c&rsquo;est pour cela que nous allons vous expliquer comment cet animal int&eacute;ressant s&rsquo;y prend.</p>
<p>Ainsi nous commencerons par <a href="page1-son.php">&eacute;tudier le son</a>, &eacute;l&eacute;ment essentiel de son mode de d&eacute;placement, puis comment<a href="page2-cs.php"> le chiropt&egrave;re l&rsquo;utilise &agrave; son avantage</a>. Nous l&#39;illustrerons par <a href="page3-ex1.php">une exp&eacute;rience r&eacute;alis&eacute;e en laboratoire</a> et une <a href="page4-ex2.php">maquette fonctionnelle : un robot</a>.</p>
<p>Le TPE est rendu sous forme de site internet. Le support nous a paru int&eacute;ressant car accessible par tous, et permettant de pr&eacute;senter&nbsp; diff&eacute;rentes formes d&rsquo;information&nbsp;: du simple texte aux tableaux complexes, en passant par les images et les animations. Il a &eacute;t&eacute; enti&egrave;rement cr&eacute;&eacute; par Achille, qui l&#39;a cod&eacute;, a cr&eacute;&eacute; son style de mise en page et l&#39;a t&eacute;l&eacute;charg&eacute; sur son site.</p>
<p><strong>Achille</strong> s&rsquo;est charg&eacute; de la partie physique, tandis qu&rsquo;<strong>Antoine</strong> a r&eacute;alis&eacute; celle sur la chauve-souris. <strong>Thomas</strong> s&rsquo;est occup&eacute; des premi&egrave;res recherches ainsi que de compl&eacute;ter les deux parties au fur et &agrave; mesure du TPE. Le robot de la seconde exp&eacute;rience a &eacute;t&eacute; con&ccedil;u ensemble par <strong>notre trin&ocirc;me</strong>, chacun avan&ccedil;ant ses id&eacute;es. L&rsquo;ensemble du projet a &eacute;t&eacute; principalement g&eacute;r&eacute; et organis&eacute; par <strong>Achille</strong>.</p>
<p>Les principales difficult&eacute;s rencontr&eacute;es, mis &agrave; part les habituelles difficult&eacute;s li&eacute;es au travail de groupe, ont &eacute;t&eacute; celles du support&nbsp;: les probl&egrave;mes de codage, de mises &agrave; jour, sans compter le simple langage informatique ont repr&eacute;sent&eacute; l&rsquo;obstacle le plus important. La conception du robot a aussi &eacute;t&eacute; une source de difficult&eacute;s : bien qu&#39;&eacute;tant en apparence simple, son fonctionnement n&eacute;cessite des proc&eacute;d&eacute;s complexes. Le manque d&rsquo;informations pr&eacute;cises concernant la chauve-souris et notamment son audition nous a aussi frein&eacute; dans les recherches.</p>
</div>

1
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@ -0,0 +1 @@
<p>Consectetur adipiscing elit. In scelerisque tincidunt risus, nec bibendum magna vulputate vel. In tristique nisl venenatis neque imperdiet commodo. Nam sed vulputate est. Cum sociis natoque penatibus et magnis dis parturient montes, nascetur ridiculus mus. Sed scelerisque purus sit amet augue condimentum, in tempus elit euismod. Aenean sed laoreet nunc, quis gravida turpis. Phasellus pretium sapien vitae tincidunt vestibulum. Integer ac semper mi, id pulvinar massa. In tempus augue dui, a dapibus risus eleifend in. Nunc volutpat nulla leo, eget rhoncus libero tincidunt in. Nullam aliquam leo leo.<br/>Nullam fringilla sed metus at volutpat. Vivamus ut orci varius, ullamcorper nulla eu, molestie ipsum. Ut magna orci, mollis vel cursus dictum, adipiscing vitae lorem. Vivamus vitae tempus neque. Cras auctor cursus nisl eu laoreet. Vestibulum vitae felis faucibus ipsum iaculis fringilla. Donec dictum viverra lectus ut scelerisque. In laoreet feugiat elementum.<br/>Curabitur eu bibendum tellus, at condimentum elit. Nunc lacus eros, volutpat in tristique vel, egestas quis libero. Aenean consectetur libero non scelerisque sollicitudin. Fusce lobortis felis erat, sit amet porta elit pretium nec. Nam risus sapien, eleifend ut arcu a, porttitor rutrum sapien. Vestibulum sed mauris vel mauris tempus dignissim. Class aptent taciti sociosqu ad litora torquent per conubia nostra</p>

155
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@ -0,0 +1,155 @@
<div id="sond">
<h3>Le son</h3>
<p>Le son est la vibration d&#39;un fluide qui se propage sous forme d&#39;onde : quand on veut cr&eacute;er une onde sonore, on fait vibrer l&#39;air. Le son ne se propage pas dans le vide : aucun fluide n&#39;est disponible pour vibrer.<br />
Le son entra&icirc;ne une modification infime de la pression atmosph&eacute;rique.</p>
<p>L&#39;amplitude de la vibration est plus ou moins importante selon le milieu<br />
(ex: dans un gaz la vitesse du son diminue lorsque la densit&eacute; du gaz augmente (effet d&#39;inertie)<br />
et/ou lorsque sa compressibilit&eacute; (son aptitude &agrave; changer de volume sous l&#39;effet de la pression) augmente.</p>
<p>Dans l&#39;air, la vitesse du son est d&#39;environ 340 m/s.</p>
<p>Le son est d&eacute;fini par :</p>
<ul>
<li>l&#39;intensit&eacute;/l&#39;amplitude : correspond au &quot;volume&quot; du son.</li>
<li>La fr&eacute;quence : le nombre de vibrations par seconde.</li>
<li>le timbre : la &quot;forme&quot; de la vibration.</li>
</ul>
<h3>Les ultrasons</h3>
<p>Les ultrasons sont des ondes sonores non audibles dont les fr&eacute;quences sont comprises entre 16 000 Hertz et 1 000 000 Hertz (16 kHz et 1 Mhz). Ils ont &eacute;t&eacute; d&eacute;couverts en 1883 par le physiologiste anglais Francis Galton. L&#39;influence des n&eacute;cessit&eacute;s de la lutte anti-sous-marine de la premi&egrave;re guerre mondiale pousse &agrave; cr&eacute;er un syst&egrave;me de sonar &agrave; ultrasons. Le physicien Paul Langevin travaille sur le premier g&eacute;n&eacute;rateur d&rsquo;ultrasons qui appara&icirc;t en 1917 et est appel&eacute; le &quot;triplet Langevin&quot;.</p>
<figure style="width: 200px;"><img src="https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/b/b0/Langevin.jpg" />
<figcaption>
<p>Paul Langevin</p>
</figcaption>
</figure>
<h3>Une onde</h3>
<p>Une onde ne correspond pas &agrave; un transport de mati&egrave;re mais d&#39;&eacute;nergie. Traduction : le son est en fait un changement de pression qui se d&eacute;place dans l&rsquo;espace. Les mol&eacute;cules travers&eacute;es se d&eacute;placent donc peu, sans migrer. Le milieu parcouru par l&rsquo;onde subit alternativement des compressions et des dilatations.<br />
Les mol&eacute;cules s&#39;entrechoquent et oscillent mais tout en restant autour de leurs positions initiales, comme le pr&eacute;sente l&#39;animation suivante :</p>
<figure style="width: 350px;"><img alt="Animation d'une onde longitudinale" src="http://www.acs.psu.edu/drussell/Demos/waves/Lwave-v8.gif" />
<figcaption>
<p>Animation d&#39;une onde longitudinale</p>
<a href=" http://www.docsity.com/en/news/physics/physics-sound-visual-representation-gifs/"> http://www.docsity.com/en/news/physics/physics-sound-visual-representation-gifs/</a></figcaption>
</figure>
<p>En r&eacute;alit&eacute; le son se propage dans trois dimensions, les ondes sont donc des sph&egrave;res.</p>
<h3>Milieux de diffusion</h3>
<p>Pour se d&eacute;placer le son n&eacute;cessite un milieu de propagation. Tout milieu constitu&eacute; de mol&eacute;cules (gaz, liquides, solides) repr&eacute;sente un milieu de propagation pour le son. La vitesse du son est plus grande dans un corps qui est plus dense. De ce fait, le son dans un liquide devrait se propager&nbsp; plus vite que dans un gaz mais plus lentement que dans un solide.<br />
Ceci se v&eacute;rifie la plupart des fois, mais la densit&eacute; n&rsquo;est pas le seul facteur &agrave; entrer en jeu. La capacit&eacute; du corps &agrave; se d&eacute;former et &agrave; revenir &agrave; son &eacute;tat initial (le module d&rsquo;&eacute;lasticit&eacute;) du milieu travers&eacute; influe aussi sur la vitesse du son.</p>
<p>La vitesse de propagation des ondes est d&eacute;termin&eacute;e par le comportement des mol&eacute;cules. Elle d&eacute;pend de la masse des mol&eacute;cules et de la distance qui les s&eacute;pare. En effet, si les mol&eacute;cules sont lourdes, elles se d&eacute;placeront plus lentement que des mol&eacute;cules l&eacute;g&egrave;res et donc le temps n&eacute;cessaire &agrave; la transmission du mouvement &agrave; la mol&eacute;cule voisine sera plus grand, dans ce cas l&#39;onde ira donc moins vite. A noter que la distance entre les mol&eacute;cules importe plus sur la vitesse de propagation que leur masse.<br />
Entre autre, une onde se d&eacute;place plus rapidement lorsque les mol&eacute;cules travers&eacute;es sont plus rapproch&eacute;es, comme le montre le pendule de Newton o&ugrave; les billes misent en contact transmettent l&rsquo;&eacute;nergie quasi-instantan&eacute;ment.</p>
<p>La vitesse de l&#39;onde n&#39;est pas li&eacute;e aux caract&eacute;ristiques de l&#39;onde sonore elle m&ecirc;me mais &agrave; celles du milieu travers&eacute;. C&#39;est &agrave; dire que dans un m&ecirc;me milieu, tous les sons se propagent &agrave; la m&ecirc;me vitesse.</p>
<h3>Caract&eacute;ristiques :</h3>
<h4>Fr&eacute;quence</h4>
<p>La fr&eacute;quence est le nombre d&rsquo;oscillations p&eacute;riodiques par seconde. On parlera &eacute;galement de la hauteur du son.<br />
Plus la fr&eacute;quence d&rsquo;un son sera &eacute;lev&eacute;e (onde resser&eacute;e) et plus le son sera aigu. A l&rsquo;inverse, plus la fr&eacute;quence sera basse, plus le son sera grave.</p>
<p>La fr&eacute;quence s&rsquo;exprime en Hertz (Hz), un Hertz correspondant &agrave; un nombre d&#39;oscillations<br />
par seconde.<br />
Les fr&eacute;quences audibles par l&rsquo;&ecirc;tre humain s&rsquo;&eacute;tendent de 20 &agrave; 20 000 Hz en moyenne.<br />
En dessous de 20 Hz, il s&rsquo;agit d&rsquo;infrasons et d&rsquo;ultrasons au-dessus de 20 000 Hz.</p>
<p>La fr&eacute;quence peut se calculer &agrave; partir de la longueur d&rsquo;onde (= la longueur d&rsquo;une p&eacute;riode, distance entre deux sommets) et la c&eacute;l&eacute;rit&eacute; du son dans le milieu travers&eacute;.<br />
La formule &eacute;tant F = C/&lambda;<br />
Avec &lambda; (Lambda) en m&egrave;tres<br />
C (c&eacute;l&eacute;rit&eacute;) en m/s (340 m/s pour l&rsquo;air)<br />
F la fr&eacute;quence en Hertz</p>
<p>440 Hz =&gt; 0.77 m = 77cm</p>
<p>Plus la fr&eacute;quence augmente, plus la longueur d&rsquo;onde diminue.</p>
<h3>Intensit&eacute;</h3>
<p>L&#39;intensit&eacute; sonore correspond &agrave; la puissance, au volume du son. La repr&eacute;sentation d&#39;une onde sur un oscilloscope permet de voir son intensit&eacute; par l&rsquo;amplitude des courbes :</p>
<figure style="width: 200px;"><img alt="L'intensité d'une onde" src="http://www.alloprof.qc.ca/ImagesDesFiches/bv3/s1141i11.png" />
<figcaption>
<p>L&#39;intensit&eacute; d&#39;une onde</p>
</figcaption>
</figure>
<p>Dans l&#39;air, les variations d&rsquo;intensit&eacute; se traduisent par des variations de pression plus ou moins grandes. C&#39;est &agrave; dire que si une source sonore &eacute;met beaucoup d&#39;&eacute;nergie, elle va fortement compresser les mol&eacute;cules se trouvant autour d&#39;elle et cette forte compression va donner lieu &agrave; un son plus fort.</p>
<p>Une source sonore &eacute;met une certaine puissance, &agrave; mesure que l&#39;onde s&#39;&eacute;loigne de mani&egrave;re sph&eacute;rique de la source, cette puissance totale se r&eacute;partit sur une aire croissante. Quand la distance double, cette aire se multiplie par quatre. Etant donn&eacute; que la puissance acoustique se mesure pour 1 m&egrave;tre carr&eacute;, elle se divise par quatre quand la distance &agrave; la source se multiplie par deux. La puissance sonore est donc inversement proportionnelle au carr&eacute; de la distance. C&#39;est pourquoi un son semble moins &eacute;l&eacute;v&eacute; avec la distance.</p>
<p>Le d&eacute;cibel (not&eacute; dB) est une autre mesure de la puissance sonore, un d&eacute;cibel valant 1 dixi&egrave;me de bel.<br />
L&rsquo;&eacute;chelle des bels est une &eacute;chelle dite logarithmique de base 10 (logarithme d&eacute;cimal). Cela signifie que monter de 3dB double la puissance &eacute;mise, de 6dB multiplie par 4 le volume, de 9dB multiplie par 8 (2x2x2) le volume et ainsi de suite. De plus ajouter 10dB (1 bel) multiplie le volume par&nbsp; 10.</p>
<h4>Timbre</h4>
<p>&nbsp;Lorsqu&rsquo;on &eacute;coute un piano et une guitare jouant une note de m&ecirc;me hauteur (fr&eacute;quence) et de m&ecirc;me volume, on remarque &eacute;videmment que les sons ne sont pas identiques. Cela est d&ucirc; aux &laquo; timbres &raquo; qui sont diff&eacute;rents.<br />
Th&eacute;or&egrave;me de Fourier :<br />
Un son complexe peut &ecirc;tre d&eacute;compos&eacute; en une somme d&rsquo;ondes sinuso&iuml;dales de fr&eacute;quences et d&rsquo;amplitudes donn&eacute;es.</p>
<figure style="width: 250px;"><img alt="Théorème de Fourier" src="http://f6crp.pagesperso-orange.fr/elec/images/fourier2.gif" />
<figcaption>
<p>Th&eacute;or&egrave;me de Fourier</p>
</figcaption>
</figure>
<p>&nbsp;</p>
<p>Autrement dit, un son peut-&ecirc;tre d&eacute;compos&eacute; en plusieurs ondes sinuso&iuml;dales qui sont &eacute;mises simultan&eacute;ment. Celles-ci additionn&eacute;es donnent une seule onde, cette r&eacute;sultante est&nbsp; donc l&rsquo;onde du son obtenu. Ces derni&egrave;res sont appel&eacute;es harmoniques.</p>
<p>Un son pur est le plus simple qui puisse exister. Il s&rsquo;agit d&#39;un son&nbsp; dont l&rsquo;onde est parfaitement sinuso&iuml;dale. Et donc qui est d&eacute;munie d&rsquo;harmoniques. On ne trouve pas de tel son dans le nature, seul un appareil &eacute;lectronique peut g&eacute;n&eacute;rer ce type de son.</p>
<figure style="width: 700px;"><img src="http://www.math.harvard.edu/~knill/teaching/math1a_2011/exhibits/trig/trig.gif " />
<figcaption>
<p>La fonction sinuso&iuml;dale</p>
</figcaption>
</figure>
<p>Toutes les ondes ne sont cependant pas compos&eacute;es d&rsquo;une fondamentale et d&rsquo;harmoniques. Certaines semblent &ecirc;tre al&eacute;atoires puisqu&rsquo;elles ne sont pas compos&eacute;es uniquement d&rsquo;harmoniques et de ce fait ne semblent pas p&eacute;riodiques. Leurs hauteurs exactes ne peuvent &ecirc;tre appr&eacute;ci&eacute;es par l&rsquo;oreille. C&rsquo;est le cas de bruits irr&eacute;guliers comme un claquement de porte pour un bruit impulsif ou une tondeuse pour un bruit prolong&eacute;.</p>
<h3>Effet Doppler</h3>
<p>L&#39;effet Doppler est le d&eacute;calage de fr&eacute;quence d&rsquo;une onde (onde m&eacute;canique, acoustique, &eacute;lectromagn&eacute;tique...) entre la mesure &agrave; l&#39;&eacute;mission et la mesure &agrave; la r&eacute;ception lorsque la distance entre l&#39;&eacute;metteur et le r&eacute;cepteur varie au cours du temps.</p>
<figure alt="L'effet Doppler" style="width: 400px;"><img src="http://e.maxicours.com/img/4/2/0/9/420943.jpg" />
<figcaption>
<p>L&#39;effet Doppler</p>
</figcaption>
</figure>
<p>Lorsque la source sonore se rapproche, la fr&eacute;quence augmente et quand la source s&#39;&eacute;loigne, la fr&eacute;quence diminue.</p>
<p>Pour un observateur immobile (r&eacute;f&eacute;rentiel terrestre), le bruit &eacute;mis par une voiture n&rsquo;est pas le m&ecirc;me lorsqu&#39;elle s&rsquo;approche que lorsqu&#39;elle s&rsquo;&eacute;loigne.<br />
Quand la voiture se rapproche, le son para&icirc;t plus aigu que le son per&ccedil;u par le conducteur. Quand elle s&rsquo;&eacute;loigne, le son para&icirc;t plus grave. C&rsquo;est une manifestation de&nbsp; l&rsquo;effet Doppler.</p>
<p>Cet effet n&#39;a que peu d&#39;impact sur la chauve souris, car elle se d&eacute;place trop lentement.</p>
<h3>La r&eacute;flexion d&#39;une onde (ou l&#39;&eacute;cho)</h3>
<p>Un &eacute;cho est le retour vers son &eacute;metteur d&#39;un son r&eacute;f&eacute;chi par un obstacle.</p>
<p>Lorsqu&rsquo;on sch&eacute;matise cette situation, l&rsquo;angle de r&eacute;flexion (ici i&rsquo;) est &eacute;gal &agrave; l&rsquo;angle d&rsquo;incidence (ici i).</p>
<figure style="width: 300px;"><img alt="Représentation de la réflexion d'une onde contre un obstacle" src="http://perceptionsonoretpe.free.fr/I/images/Fig_15.png" />
<figcaption>
<p>Repr&eacute;sentation de la r&eacute;flexion d&#39;une onde contre un obstacle</p>
</figcaption>
</figure>
<p>Il faut que l&#39;&eacute;mission soit perpendiculaire &agrave; l&#39;obstacle pour que l&#39;&eacute;metteur (qui est aussi le r&eacute;cepteur) puisse entendre le retour, ou que l&#39;obstacle ait une partie perpendiculaire au &quot;rayon&quot; du son (comme un cylindre)</p>
<p>Le son ayant une vitesse limit&eacute;e (vu plus haut) de 340 m/s dans l&#39;air, il y a un court temps entre l&#39;&eacute;mission et la r&eacute;ception au m&ecirc;me endroit d&#39;un son. L&#39;&eacute;quation T(temps en s) = D(distance en m)/V(vitesse en m/s)</p>
<p>Nous pouvouns donc utiliser l&rsquo;&eacute;cho pour calculer une vitesse. La m&eacute;thode est la suivante : une son est &eacute;mis. Lorsqu&rsquo;il rencontre un obstacle, son &eacute;cho revient vers l&rsquo;&eacute;metteur. En connaissant la vitesse de propagation du son (340 m/s) ainsi que on d&eacute;lai de retour, on peut calculer la distance de l&rsquo;obstacle. (voir l&#39;<a href="#ex1">exp&eacute;rience n&deg;1</a>)</p>
<p>Une partie de l&#39;onde est absorb&eacute;e dans le mat&eacute;riau. Plus le mat&eacute;riau est dense, plus l&#39;onde sera r&eacute;fl&eacute;chie. Un mat&eacute;riau poreux absorbera plus les ondes sonores qu&#39;un mat&eacute;riau &quot;normal&quot;.</p>
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<a href="http://www.docsity.com/en/news/physics/physics-sound-visual-representation-gifs/">http://www.docsity.com/en/news/physics/physics-sound-visual-representation-gifs/</a>
<a href="http://deuns.chez.com/sciences/ondes/ondes3.html">http://deuns.chez.com/sciences/ondes/ondes3.html</a>-->
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<th>Date d'édition ou de mise à jour</th>
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<td>Vigienature</td>
<td>Pauline VAN LAERE</td>
<td>2007 - 2008</td>
<td>http://vigienature.mnhn.fr</td>
</tr>
<tr>
<td>Matterwaves</td>
<td>Gabriel LaFreniere</td>
<td>juin-11</td>
<td>http://matterwaves.info/</td>
</tr>
<tr>
<td>Docsity</td>
<td>Docsity</td>
<td>2014</td>
<td>http://www.docsity.com/en/news/physics/physics-sound-visual-representation-gifs/</td>
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<tr>
<td>Deuns</td>
<td>Deuns</td>
<td>Non spécifié</td>
<td>http://deuns.chez.com/sciences/ondes/ondes3.html</td>
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