QCM. N° 15

Les ondes mécaniques.

Cours


 
 

 

 

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.

 

Quelle pourra être la

situation quelques

instants plus tard ?

 

 

 

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.

 

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 :

 

 

 

AB

8

Une onde sinusoïdale

de 2,0 cm d’amplitude

et de 3,0 cm de longueur

d’onde peut être

représentée par :

 

 

 

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 :

 

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

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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.

 

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.

 

La fréquence f en hertz (Hz)

La période T en seconde (s)

 

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

- Autre relation :

-  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 :

 

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) 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 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) :

 

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

 

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