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QCM N° 01 |
Les ondes mécaniques |
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Les ondes mécaniques.
Pour
chaque question, indiquer la (ou les) bonne(s)
réponse(s). |
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Énoncé |
A |
B |
C |
R |
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1 |
Lors de la propagation d’une onde mécanique, il y a : |
Transport d’énergie |
Transport de matière |
Ni transport de matière et ni transport d’énergie |
A |
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2 |
Une onde est dite progressive |
Si son amplitude augmente avec le temps |
Si elle se propage dans l’espace |
Si elle reste «immobile» dans l’espace |
B |
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3 |
Deux ondes qui se croisent |
Sont obligatoirement modifiées après leur rencontre |
S’arrêtent ; il n’y a plus d’onde |
Peuvent poursuivre inchangées après le croisement |
C |
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4 |
La hola dans un stade de football est une onde progressive à : |
Une dimension |
Deux dimensions |
Trois dimensions |
A |
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5 |
Une onde est dite transversale : |
Quand la perturbation se fait perpendiculairement à la direction de propagation |
Quand la perturbation se fait dans la même direction que la propagation |
Quand la perturbation se fait de proche en proche |
A |
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6 |
Si on place la flamme d’une bougie à quelques centimètres d’un HP, on remarque que la flamme de la bougie suit le mouvement de la membrane. Cette observation permet de montrer que l’onde sonore est : |
Une onde transversale |
Une onde plane |
Une onde longitudinale |
C |
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7 |
La célérité d’une onde : |
Augmente avec l’inertie du milieu |
Diminue avec l’inertie du milieu |
Diminue avec la rigidité du milieu |
B |
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8 |
Si d représente la distance parcourue par la perturbation et Δt la durée mise à la parcourir, la célérité c d’une onde est donnée par la relation : |
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c = d . Δt |
B |
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9 |
Dans une piscine, Juliette se trouve en un point M situé à 5,0 m de la machine à vagues placée en S. Comme elle est juste assez grande pour sortir la tête de l’eau, elle doit sauter à chaque fois qu’une crête de vague l’atteint. La vitesse des vagues est de 2,0 m / s. Juliette doit sauter : |
2,5 s après la création de la vague en S |
0,40 s après la création de la vague en S |
En même temps que se crée une vague en S. |
A |
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10 |
Parmi les ondes progressives suivantes, laquelle est périodique ? |
L’onde créée par un caillou dans un plan d’eau initialement calme |
L’onde sonore du « la » d’un diapason (sur une courte durée) |
L’onde de choc d’un avion qui passe le mur du son. |
B |
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11 |
Les ondes progressives périodiques présentent : |
Une périodicité temporelle |
Une périodicité spatiale |
Une périodicité temporelle et une périodicité spatiale |
C |
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12 |
La fréquence d’un phénomène périodique : |
Est donnée par l’inverse de la période |
Est le nombre de fois que se répète le phénomène par seconde |
Représente la durée du phénomène |
AB |
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13 |
Si l’on observe une corde parcourue par une onde progressive périodique à l’aide d’un stroboscope, on constate l’immobilité apparente pour des fréquences de 100 Hz, 50 Hz et 25 Hz. On sait par ailleurs que l’on obtient l’immobilité apparente lorsque la période des éclairs est égale à la période de l’onde ou à l’un de ses multiples. La période temporelle de cette onde est : |
10 ms |
20 ms |
40 ms |
A |
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14 |
La période d’une onde progressive sinusoïdale est : |
La durée la plus courte séparant deux perturbations identiques en un point donné |
La durée séparant deux perturbations identiques en un point donné |
La distance séparant deux perturbations identiques |
A |
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15 |
Une onde de période T = 10 ms se propage à la vitesse v = 250 m / s. Salongueur d’onde λ vaut : |
2,5 m |
2,5 km |
25 km |
A |
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16 |
Un milieu dans lequel la célérité d’une onde dépend de sa fréquence est : |
Diffusant |
Diffractant |
Dispersif |
C |
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17 |
Une onde qui rencontre un obstacle sera diffractée : |
Si l’obstacle à la forme d’une fente ou d’un trou |
Si la taille de l’obstacle est de même ordre de grandeur que la longueur d’onde |
Quelle que soit la dimension de l’obstacle |
B |
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18 |
La diffraction modifie : |
La fréquence de l’onde |
La longueur d’onde de l’onde |
Ni l’un ni l’autre |
C |
- Une onde mécanique correspond à la propagation d’une perturbation dans un milieu matériel sans transport de matière.
- C’est pour cela que l’on dit qu’un mobile se déplace alors qu’une onde se propage.
- Les ondes stationnaires restent immobiles dans l’espace alors que les ondes progressives se propagent dans l’espace.
- Deux ondes peuvent se croiser sans se perturber. Animation
- Une onde qui se propage dans une seule direction est qualifiée d’onde progressive à une dimension.
- La direction de déplacement temporaire de la matière et la direction de propagation de l'onde sont les mêmes.
- On parle aussi d'ondes de compression : elles créent de proche en proche des ondes de compression -détente du milieu de propagation.
- Elles vibrent parallèlement à leur direction de propagation (cas du ressort).
- C’est le cas de l’onde sonore.
-
Animation sur les ondes
longitudinales :
animation
- La direction de déplacement temporaire de la matière et la direction de propagation de l'onde sont perpendiculaires.
- On parle aussi d'ondes de cisaillement.
- Elles vibrent perpendiculairement à leur direction de propagation (cas de la corde).
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Animation sur les ondes
transversales:
animation
- La flamme de la bougie suit le mouvement d’un point du milieu de propagation, autour de sa position moyenne.
- Comme la direction de la perturbation et la direction de propagation sont identiques, on identifie une onde longitudinale.
Croisement de deux ondes :
- L’inertie d’un milieu ou d’un système représente la résistance que ce milieu ou ce système oppose lorsqu’on cherche à le mettre en mouvement.
- La célérité d’une onde dans un milieu dépend de son inertie.
- Plus l’inertie du milieu est grande et plus la célérité de l’onde se propageant dans ce milieu est faible.
- La rigidité d’un milieu représente la résistance que ce milieu oppose lorsqu’on cherche à le déformer.
- La célérité d’une onde dépend de la rigidité du milieu dans lequel elle se propage.
- Plus le milieu est rigide et plus grande est sa célérité.
- La célérité d’une onde mécanique dépend du milieu de propagation.
- C’est une caractéristique du milieu de propagation.
- Elle ne dépend pas de l’amplitude de la déformation.
- La célérité est le quotient de la distance parcourue sur la durée de parcours.
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Le retard de l’onde au point M
- Le retard de l’onde au point M où se trouve Juliette vérifie la relation :
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- Une onde progressive est périodique si la perturbation qu’elle engendre se reproduit de manière identique et de façon régulière au cours du temps.
- La fréquence de l’onde progressive est égale à la plus grande fréquence des éclairs pour laquelle on observe l’immobilité apparente de la corde.
- La fréquence de l’onde est f = 100 Hz
- La période temporelle des éclairs pour une fréquence de 100 Hz est :
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- Une onde progressive périodique possède une double périodicité.
- Une périodicité temporelle T est une périodicité spatiale λ.
- La période T est la plus petite durée au bout de laquelle le phénomène se reproduit identique à lui-même.
- Il faut prendre la durée la plus courte pour éviter de mesurer plusieurs périodes.
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- Un milieu est dispersif si la célérité de l’onde dans le milieu dépend de la fréquence imposée par la source.
- C’est le cas de la cuve à onde la célérité de l’onde progressive périodique dépend de la fréquence de la source.
- Le phénomène de diffraction dépend des dimensions de l’ouverture ou de l’obstacle.
- Ce phénomène se manifeste si les dimensions de l’ouverture ou d’un obstacle sont du même ordre de grandeur que la longueur d’onde.
- L’onde diffractée a même fréquence et même longueur d’onde que l’onde incidente.
- La diffraction modifie sa direction de propagation et sa « forme ».
- Pour une longueur d’onde donnée, le phénomène de diffraction est d’autant plus marqué que la dimension de l’ouverture ou de l’obstacle est plus petite.
- C’est un phénomène caractéristique des ondes périodiques.
- Schéma :
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