1. La lumière : une propagation en ligne droite
Dans l'air (et dans tout milieu transparent et homogène), la lumière se propage en ligne droite : c'est la propagation rectiligne. On modélise son trajet par un rayon lumineux : une droite avec une flèche indiquant le sens de propagation.
- Source primaire : elle produit sa propre lumière (soleil, lampe, LED, flamme).
- Objet diffusant : il renvoie la lumière qu'il reçoit (la Lune, un mur, un outil). On ne voit un objet que parce qu'il renvoie de la lumière vers nos yeux.
Vitesse de la lumière : environ 300 000 km/s dans l'air et le vide. C'est énorme : la lumière d'une lampe arrive quasi instantanément.
Condition de visibilité : pour voir un objet, il faut que de la lumière aille de l'objet jusqu'à l'œil, sans obstacle opaque.
2. Les ombres
Un objet opaque bloque la lumière : derrière lui se forme une ombre, zone que la lumière n'atteint pas.
- Ombre portée : la zone sombre sur un écran derrière l'objet.
- Ombre propre : la partie de l'objet qui n'est pas éclairée.
La propagation rectiligne explique aussi les éclipses (la Lune passe devant le Soleil) et le fonctionnement d'un phare ou d'une lampe de chantier.
Exemple chantier : le soir, une lampe de chantier crée l'ombre portée d'une palette sur le mur. Si on rapproche la lampe de la palette, l'ombre grandit. Tracer le rayon lumineux (lampe → bord de l'objet → écran) permet de prévoir la zone d'ombre : utile pour ne pas travailler dans une zone non éclairée, source d'accidents.
3. Le son : naissance d'une vibration
Un son est produit par la vibration d'un objet (membrane d'un haut-parleur, corde, tôle frappée). Cette vibration se transmet de proche en proche dans un milieu matériel : air, eau, métal...
Le son ne se propage pas dans le vide (contrairement à la lumière).
Vitesse du son dans l'air : environ 340 m/s (≈ 1 200 km/h). C'est bien plus lent que la lumière.
Application : on voit l'éclair avant d'entendre le tonnerre. En comptant les secondes entre les deux et en multipliant par 340, on obtient la distance de l'orage en mètres.
Deux qualités d'un son :
- la hauteur (aigu ou grave), liée à la fréquence en hertz (Hz) ;
- l'intensité (fort ou faible), mesurée par le niveau sonore en décibels (dB).
Exemple atelier : un coup de marteau sur une tôle : la tôle vibre, l'air vibre, l'oreille reçoit la vibration. Le son se propage aussi dans le métal : en collant l'oreille (protégée !) contre un rail, on entend un train arriver bien avant de l'entendre dans l'air.
4. Le niveau sonore et la protection auditive
Le niveau sonore se mesure en décibels (dB) avec un sonomètre.
| Situation | Niveau approximatif | Effet |
|---|---|---|
| Conversation calme | 60 dB | Sans danger |
| Rue animée, aspirateur | 70 à 80 dB | Gênant à la longue |
| Perceuse, meuleuse, atelier | 85 à 100 dB | Danger : seuil réglementaire à 85 dB |
| Marteau-piqueur, concert | 100 à 120 dB | Danger rapide |
| Décollage d'avion | 130 dB | Seuil de la douleur |
Règles de sécurité au travail :
- À partir de 80-85 dB, le port de protections auditives est obligatoire en entreprise.
- Le danger dépend du niveau et de la durée d'exposition.
- Protections : bouchons d'oreilles, casque antibruit.
- On réduit aussi le bruit à la source : capots, murs absorbants, entretien des machines.
Vigilance : les lésions auditives sont définitives : l'oreille ne se répare pas. Sifflements dans les oreilles après le travail = signal d'alerte. Porter les protections dès que la machine est en marche, même pour quelques minutes. Les acouphènes et la surdité sont des maladies professionnelles reconnues.
5. Les signaux pour observer et communiquer
Un signal (lumineux ou sonore) transporte une information d'un émetteur vers un récepteur :
- Signaux lumineux : feux tricolores, gyrophare, voyant de machine, signalisation de sécurité, fibre optique d'Internet.
- Signaux sonores : alarme incendie, avertisseur de recul d'un camion, sonnerie, sirène, parole.
Exemples métiers : sur un chantier, l'avertisseur de recul du camion (signal sonore) prévient les piétons ; le gyrophare (signal lumineux) signale un véhicule en intervention ; l'alarme incendie impose l'évacuation. Savoir reconnaître ces signaux et y réagir vite est une compétence de sécurité.