QCM N° 17 Sons et Effet Doppler

QCM N° 17 Sons et effet Doppler Le niveau d’intensité sonore L’effet Doppler AIDE Pour chaque question, indiquer la (ou les) bonne(s) réponse(s).
	Énoncé	A	B	C	R
1	Le niveau d’intensité sonore se mesure en :	W	W . m^–2.	dB	C
2	Quel est le niveau ’intensité sonore correspondant à cette situation ? I = 1,0 × 10^–7 W . m^–2	50 dB	70 dB	77 dB	A
3	L’intensité sonore correspondant à l’affichage ci-dessous est :	1,0 × 10⁴³ W . m^–2	3,2 × 10^–7 W . m^–2	3,2 × 10⁵ W . m^–2	B
4	L’atténuation d’un son se mesure en :	m	W . m^–2	dB	C
5	Dans la situation :	I_A > I_B	I_A < I_B	L_A > L_B	AC
6	Lorsqu’un émetteur d’ondes est en mouvement par rapport à un récepteur :	La fréquence de l’onde reçue est égale à celle de l’onde émise	La fréquence de l’onde reçue est différente de celle de l’onde émise	La longueur d’onde de l’onde reçue est différente de celle de l’onde émise	BC
7	Un émetteur d’ondes se rapproche d’un récepteur fixe. La fréquence f_E de l’onde émise et celle f_R de l’onde reçue sont telles que :	f_R < f_E	f_R > f_E	f_R = f_E	B
8	Avec les notations de la question précédente, le décalage Doppler est :	f_R – f_E	f_E – f_R	f_E + f_R	A
9	L’effet Doppler est utilisé pour mesurer :	Une durée	Une distance	Une valeur de vitesse	C
10	Un radar installé sur le bord d’une route est utilisé pour mesurer la valeur de la vitesse des véhicules. Quelle situation correspond à un décalage Doppler positif ?				A

	I : Intensité sonore en watt par mètre carré (W . m^–2)
	P : Puissance transportée par l’onde sonore en watt (W)
	S : Surface de l’onde sonore en mètre carré (m²)

	L : Niveau d’intensité sonore en décibel (dB)
	I : Intensité du signal en watt par mètre carré (W. m^–2)
	I₀ = 1,0 ×10^–12 W. m^–2 (seuil d’audibilité)

L : Niveau d’intensité sonore en décibel (dB)

I : Intensité du signal en watt par mètre carré (W. m^–2)

I₀ = 1,0 x 10^–12 W. m^–2 (seuil d’audibilité) aussi

Intensité sonore de référence

A = L_proche– L_éloigné

A : Atténuation géométrique en décibel (dB)

L_proche : Niveau d’intensité sonore proche de

la source sonore en décibel (dB)

L_éloigné : Niveau d’intensité sonore éloigné de

la source sonore en décibel (dB)

A = L_incident– L_transmis

A : Atténuation géométrique en décibel (dB)

L_incident : Niveau d’intensité sonore de l’onde

incidente en décibel (dB)

L_transmis : Niveau d’intensité sonore de l’onde

transmise en décibel (dB)

Longueur d’onde	Période	Fréquence

Longueur d’onde	Période	Fréquence

Longueur d’onde	Période	Fréquence

Longueur d’onde	Période	Fréquence

- Le niveau d’intensité sonore est lié à l’amplitude du signal sonore.

- Plus l’amplitude du signal sonore est élevée plus l’intensité sonore I est grande.

- L’intensité sonore, notée I, caractérise l’intensité du signal reçue par l’oreille.

- L’intensité sonore I est la puissance P par unité de surface S transportée par une onde sonore.

- Elle s’exprime en watt par mètre carré : W / m2 ou W. m–2

- On définit le niveau d’intensité sonore L à partir de l’intensité associée au seuil d’audibilité.

- Relation mathématique :

- La notation log fait référence à la fonction logarithme décimal.

- Ainsi, l’échelle de niveau d’intensité sonore L varie de 0 dB à environ 140 dB.

- Alors que l’intensité sonore I varie de I0 = 1,0 ×10–12 W. m–2 à 102 W. m–2

- Il est possible de calculer une intensité sonore I à partir de la connaissance du niveau d’intensité sonore L :

- Relation :

- C’est la diminution, du niveau d’intensité sonore, en décibel (dB) lorsque la distance à la source sonore augmente.

- Lorsqu’une onde sonore rencontre une paroi, celle-ci peut être :

- Transmise, réfléchie ou absorbée.

- Schéma :

- L’atténuation par absorption A, en décibel, évalue l’efficacité d’un matériau à lutter contre la transmission de bruit.

- Une onde électromagnétique ou mécanique émise avec une fréquence fE est perçue avec une fréquence différente fR lorsque l’émetteur et le récepteur sont en déplacement relatif.

- Expression de la vitesse :

- Expression de la vitesse :

- Comme les grandeurs λ, T et f sont liées entre elles, l’effet Doppler correspond aussi à un décalage de période et de longueur d’onde.

- La distance entre l’émetteur E et le récepteur R diminue :

- La longueur d’onde λR < λE, la période TR < TE et la fréquence fR > fE.

- Le son perçu est plus aigu.

- Expression de la vitesse :

- Expression du décalage Doppler :

- Δf = fR – fE

-

- Comme vE << v, dans ce cas, le décalage Doppler est positif : Δf > 0

- La distance entre l’émetteur E et le récepteur R augmente :

- La longueur d’onde λR > λE, la période TR > TE et la fréquence fR < fE

- Le son perçu est plus grave.

- Expression de la vitesse :

- Expression du décalage Doppler dans ce cas :

- Δf = fR – fE

-

- Dans ces cas, le décalage Doppler est négatif : Δf < 0

- En appliquant les conséquences de l’effet C. Doppler à la lumière, H. Fizeau (1819-1896) a postulé en 1848 que :

- Si une étoile s’éloigne ou s’approche de la Terre, on doit observer un décalage de ses raies d’absorption.

- La mesure de ce décalage permettrait de calculer la vitesse radiale de l’étoile.

- L’effet Doppler-Fizeau permet de calculer la valeur de la vitesse radiale d’une étoile en comparant les longueurs d’onde de son spectre d’absorption à celles d’un spectre de référence.

- Lorsque l’étoile s’éloigne de la Terre, on observe un décalage vers les grandes longueurs d’onde c’est-à-dire vers le rouge pour les raies du visible (Redshift).

- Lorsque l’étoile se rapproche de la Terre, on observe un décalage vers les petites longueurs d’onde c’est-à-dire vers le bleu pour les raies du visible (Blueshift).

- Remarque : la vitesse radiale d’une étoile est la vitesse à laquelle elle s’éloigne ou s’approche de la Terre.

- Elle s’exprime en watt par mètre carré : W / m² ou W. m^–2

- Alors que l’intensité sonore I varie de I₀ = 1,0 ×10^–12 W. m^–2 à 10² W. m^–2

- Une onde électromagnétique ou mécanique émise avec une fréquence f_E est perçue avec une fréquence différente f_R lorsque l’émetteur et le récepteur sont en déplacement relatif.

- La longueur d’onde λ_R < λ_E, la période T_R < T_E et la fréquence f_R > f_E.

- Δf = f_R – f_E

- Comme v_E << v, dans ce cas, le décalage Doppler est positif : Δf > 0

- La longueur d’onde λ_R > λ_E, la période T_R > T_E et la fréquence f_R < f_E

- Δf = f_R – f_E