QCM. N° 15

Les ondes mécaniques.

Cours


 
 
logo

 

 

QCM N° 15

Les ondes mécaniques progressives.

Les ondes mécaniques périodiques

AIDE

Pour chaque question, indiquer la (ou les) bonne(s) réponse(s).

 

Énoncé

A

B

C

R

1

Une onde progressive :

Transporte de

la matière.

Transporte de

l’énergie.

Ne transporte

ni matière,

ni énergie

B

2

Une bouteille flotte à la

surface de l’eau d’un lac.

Une vague est sur le

point de l’atteindre.

 image

Quelle pourra être la

situation quelques

instants plus tard ?

 réponse A

réponse B 

 réponse C

AC

3

Une onde se propage le

long d’une corde à la

célérité de 2,8 m . s–1.

Un point B de cette corde

est atteint par l’onde

0,50 s après le point A.

La distance

entre A et B

est 5,6 m

La distance

entre A et B

est 2,8 m

La distance

entre A et B

est 1,4 m

C

4

La longueur d’onde est :

Le nombre

de période

par seconde

La distance

parcourue par

l’onde en

une période

La plus petite

durée au bout

de laquelle la

perturbation

se répète

B

5

Le graphique ci-dessous

est l’enregistrement d’une

onde.

 oscillogramme

Il permet

de déterminer

l’amplitude

de l’onde

Il permet

de déterminer

la période

de l’onde

Il permet

de déterminer

la longueur

d’onde

de l’onde

AB

6

Une onde périodique a

une célérité égale à

4,0 m . s–1.

Sa période est de 5,0 s.

Sa longueur d’onde est

égale à :

20 m

1,3 m

0,80 m

A

7

La longueur d’onde λ,

la fréquence f et la

célérité v d’une onde

sont liées par la relation :

 réponse A

 réponse B

 réponse C

AB

8

Une onde sinusoïdale

de 2,0 cm d’amplitude

et de 3,0 cm de longueur

d’onde peut être

représentée par :

 réponse A

réponse B 

 réponse C

AC

9

Un signal sonore ne se

propage pas :

Dans un

milieu

matériel

Dans le

vide

Dans un

solide

B

10

La plus petite durée au

bout de laquelle un signal

sonore se reproduit est :

La fréquence

f

de ce signal

sonore

La période

T

de ce signal

sonore

La vitesse

v

de ce signal

sonore

B

11

La période du signal

sonore représenté

ci-dessous est :

 oscillogramme

3,0 V

2,0 ms

2,0 × 10–3 s

BC

12

La fréquence d’un signal

sonore est proche de 250 Hz.

Sa période est proche de :

4,0 × 10–2 s

4 ms

4 μs

B

 haut

QCM réalisé avec le logiciel Questy

Pour s’auto-évaluer

 

AIDE

 

Ondes mécaniques progressives :

-  Aspect macroscopique :

-  Une onde mécanique progressive est le phénomène de propagation d’une perturbation dans un milieu matériel élastique, sans transport de matière, mais avec transport d’énergie.

-  La position d’un point du milieu matériel est repérée par son élongation.

-  L’élongation maximale est appelée amplitude de l’onde.

 

-  Aspect microscopique :

-  À l’échelle microscopique, les interactions entre les entités du milieu matériel expliquent la propagation d’une perturbation dans ce milieu.

-  Au passage d’une perturbation, des entités sont écartées de leur position d’équilibre.

-  Leurs interactions avec les entités voisines sont modifiées.

-  Les entités voisines sont à leur tour déplacées et interagissent avec leurs voisines et ainsi de suite.

-  La perturbation se propage de proche en proche sans transfert de matière.

-  Une onde mécanique progressive est la manifestation macroscopique de la modification des interactions microscopiques entre les entités du milieu matériel.

-  Écartées de leur position d’équilibre, elles sont soumises à des interactions qui se propagent de proche en proche.

 

Célérité d’une onde mécanique progressive :

-  On appelle célérité la vitesse de propagation d’une onde, pour la distinguer de la vitesse de déplacement d’un objet.

-  La célérité est le quotient de la distance parcourue sur la durée de parcours.

 v = d / Dt

La célérité de l’onde v en (m . s–1)

La distance parcourue d en mètre (m)

La durée du parcours Δt en seconde (s)

 

Double périodicité d’onde onde périodique :

-  La période T :

-  La période T est la plus petite durée au bout de laquelle le phénomène se reproduit identique à lui-même.

-  La période T des oscillations est la durée d’une oscillation complète.

-  Cette durée T s’exprime en seconde s.

 

-  La fréquence f :

-  La fréquence f d’un phénomène périodique représente le nombre de période par seconde.

-  C’est l’inverse de la période.

 f = 1 / T

La fréquence f en hertz (Hz)

La période T en seconde (s)

 

-  La fréquence f s’exprime en hertz : Hz.

- Autre relation : T = 1 / f

-  La longueur d’onde λ :

-  La longueur d’onde λ est la distance parcourue par une onde pendant la durée d’une période T.

-  La longueur d’onde λ est la distance séparant deux points consécutifs du milieu qui vibrent en phase.

-  La longueur d’onde λ s’exprime en mètre : m.

 

Relation entre période T, longueur d’onde λ et célérité v

 

  Relation fondamentale.

 

λ = v . T

La longueur d’onde λ en mètre (m)

La célérité de l’onde v en (m / s)

La période T en seconde (s)

 

-  La longueur d’onde λ est la distance parcourue par l’onde pendant une période T.

-  Une onde progressive périodique possède une double périodicité.

-  Une périodicité temporelle T est une périodicité spatiale λ.

  Autre écriture :

-  Comme la fréquence est l’inverse de la période, on peut écrire la relation fondamentale sous une autre forme :

 relation fondamentale

La longueur d’onde λ en mètre (m)

La célérité de l’onde v en (m / s)

La période T en seconde (s)

La fréquence f en hertz (Hz)

 

Onde mécanique sinusoïdale :

-  Une onde progressive est sinusoïdale lorsque l’élongation du tout point du milieu de propagation est une fonction sinusoïdale du temps.

-  Une onde progressive sinusoïdale est périodique.

-  La période T des oscillations est la durée d’une oscillation complète.

 

Formulation mathématique de l’onde mécanique sinusoïdale :

-  L’évolution de l’élongation, y (t), au cours du temps est donnée par une fonction de la forme suivante :

-  y (t) = A . cos (2π / T + Ф)

y (t) 

y (t) est l’élongation en mètre (m) au temps t.

A est l’amplitude de la perturbation en mètre (m)

Ф est la phase à l’origine des dates en radian (rad)

phase Phase à l’instant t en radian (rad)

-  Une onde progressive est sinusoïdale lorsque l’élongation de tout point du milieu de propagation est une fonction sinusoïdale du temps.

-  Représentation l’élongation de l’onde y  en fonction du temps :  y = f (t) :

 oscillogramme

-  Représentation l’élongation y en fonction de la distance x : y = g (d)

oscillogramme 

haut