QCM N° 02 |
Caractéristiques des ondes. |
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Caractéristiques des ondes Pour chaque question, indiquer la (ou les) bonne(s) réponse(s). |
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Énoncé |
A |
B |
C |
R |
1 |
Une onde ne peut se propager que dans une seule dimension : |
Le long d’une corde |
Le long d’un ressort |
À la surface de l’eau |
AB |
2 |
Une onde se propage à la vitesse v = 20 cm / s depuis la source S. Par rapport au point A, le point B est affecté par l’onde avec un retard τ de : |
7,5 s |
0,30 s |
12,5 s |
A |
3 |
La longueur d’onde est : |
Le nombre de périodes par seconde |
L’amplitude de l’onde |
La distance parcourue par l’onde durant une période |
C |
4 |
La longueur d’onde λ, la fréquence f et la célérité v d’une onde sont liées par la relation : |
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v = λ . f |
|
AB |
5 |
La fréquence f de l’onde sonore du document ci-dessous vaut : |
4,0 x 103 Hz |
8,0 x 103 Hz |
0,25 Hz |
A |
6 |
Une onde sonore de fréquence f = 4,0 kHz se propage à 340 m / s. L’ordre de grandeur de sa longueur d’onde est : |
103 m |
10 m |
10 cm |
C |
7 |
La fréquence du fondamental du son du document ci-dessous vaut : |
8,8
x 102 Hz |
4,4
x 102 Hz |
300 mV |
B |
8 |
La hauteur d’un son est liée : |
À la fréquence du fondamental |
Au nombre d’harmoniques |
À l’amplitude des harmoniques |
A |
9 |
Le chant d’un choriste est perçu avec un niveau d’intensité sonore de 70 dB. Si son voisin se met à chanter de la même manière, le niveau d’intensité sonore sera de : |
70 dB |
140 dB |
73 dB |
C |
10 |
La périodicité spatiale d’une onde progressive sinusoïdale est caractérisée par : |
Sa fréquence |
Sa longueur d’onde |
Sa période |
B |
-
Surface de l’eau :
- Le milieu de propagation de la perturbation est le plan d’eau ;
- C’est un milieu à deux dimensions.
- La perturbation se déplace dans toutes les
directions à partir du point source S.
-
Ressort est tendu
horizontalement :
-
Le milieu de propagation est
unidimensionnel, la direction de propagation est l’axe du
ressort.
-
Corde tendue horizontalement :
-
Le milieu de propagation est
unidimensionnel, la direction de propagation est la corde.
-
Célérité d’une onde :
-
La célérité est le quotient de la
distance parcourue sur la durée de parcours.
-
-
Il découle de ceci que pendant la
durée d’une période T, l’onde parcourt la distance
d
égale à la longueur d’onde λ.
-
Si
v représente la
célérité de l’onde, on peut écrire la relation liant ces
différentes grandeurs.
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.
-
Son complexe :
-
Un son complexe est formé d’une
superposition de vibrations sinusoïdales ayant des amplitudes et
des fréquences différentes.
-
En 1822, le mathématicien
français Joseph FOURIER a montré que :
-
Tout signal périodique de
fréquence f1 peut être décomposé en une somme
de signaux sinusoïdaux de fréquences
fn
multiples de f1.
-
Avec
fn =
n.f1
et n
Î N*
-
La fréquence
f1
est appelée le fondamental.
-
Les fréquences 2 f1,
3 f1, …,
n.f1
sont
appelées harmoniques.
-
L’analyse spectrale d’un son
permet d’en obtenir le spectre en fréquences.
-
Le spectre en fréquences d’un son
est la représentation graphique de l’amplitude de ses
composantes sinusoïdales en fonction de la fréquence.
-
Le niveau d’intensité sonore.
-
L’intensité sonore, notée
I,
caractérise l’intensité du signal reçue par l’oreille.
-
Elle s’exprime en watt par mètre
carré : W / m2 ou W. m–2
-
L’oreille humaine normale perçoit
les signaux sonores dont l’intensité est comprise entre
-
Une valeur minimale
I0
= 1,0
× 10–12 W. m–2 (seuil d’audibilité)
-
Et une valeur maximale
Imax
= 25 W. m–2 (seuil de douleur).
-
Comme l’écart entre ces deux
valeurs est très grand, on a créé une nouvelle grandeur, qui
utilise une échelle logarithmique, appelée le
niveau
d’intensité sonore, notée
L.
-
Relation mathématique :
|
Le niveau d’intensité sonore
L
s’exprime en décibel (dB) |
I
caractérise l’intensité du signal en W. m–2 |
|
I0
= 1,0
× 10–12 W. m–2
(seuil d’audibilité) |
-
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
►
Quelques propriétés de la
fonction logarithme décimal :
-
log 1 = 0, log 10 = 1, log 10
n
= n, log 10
–n
= –n
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-
-
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