Les ondes mécaniques. |
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QCM N°
15
Les ondes
mécaniques progressives.
Les ondes
mécaniques périodiques
Pour chaque
question, indiquer la (ou les) bonne(s) réponse(s). |
|||||
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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 |
QCM réalisé avec le logiciel Questy
Pour s’auto-évaluer
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.
-
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) |
|
|
-
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)
|