QCM : Caractéristiques et perturbations des ondes (15 questions)

Explication

Une onde correspond à la propagation d’un signal périodique qui perturbe le milieu. Un mouvement local sans propagation ne constitue donc pas une onde au sens défini ici.

Explication

Une onde est longitudinale lorsque la perturbation est parallèle à la direction de propagation, comme pour les compressions d’un ressort. Une onde transversale présente au contraire une perturbation perpendiculaire.

Explication

Les ondes électromagnétiques peuvent se propager dans le vide, contrairement aux ondes mécaniques qui nécessitent un milieu matériel. Le son, les vagues et les compressions d’un ressort sont des exemples d’ondes mécaniques.

Explication

La période $T$ est une durée séparant deux répétitions successives et s’exprime en secondes. Le nombre de répétitions par seconde correspond à la fréquence, et non à la période.

Explication

La relation $f=\frac{1}{T}$ donne ici $f=\frac{1}{0{,}25}=4\ \mathrm{Hz}$. La valeur $0{,}25\ \mathrm{Hz}$ correspondrait à une inversion incorrecte entre fréquence et période.

Explication

La relation $v=\frac{\lambda}{T}$ donne $v=\frac{2}{0{,}5}=4\ \mathrm{m\,s^{-1}}$. La fréquence se calcule par $f=\frac{1}{T}$, mais elle n’est pas directement la vitesse de propagation.

Explication

La réfraction est le changement de direction d’une onde lors d’un changement de milieu, avec une modification de sa vitesse et de sa longueur d’onde. La diffraction est liée à l’influence d’un obstacle ou d’une ouverture sur la propagation.

Explication

En arrivant dans une eau moins profonde, les vagues ralentissent et leur longueur d’onde diminue, tandis que leur fréquence reste inchangée. La modification de la vitesse et de la longueur d’onde ne signifie donc pas une modification de la fréquence.

Explication

La diffraction correspond à la modification de la direction et de la répartition d’une onde au voisinage d’un obstacle ou après une ouverture. La réfraction, qui constitue la confusion la plus plausible, résulte d’un changement de milieu de propagation.

Explication

Lorsque la largeur du trou est inférieure à la longueur d’onde, les ondes diffractées deviennent circulaires. Des ondes rectilignes correspondent plutôt à une propagation peu modifiée après une ouverture suffisamment large.

Explication

La vitesse du son se détermine en rapportant la distance connue entre les microphones au retard temporel observé entre leurs signaux. La fréquence indique la répétition du signal, mais ne fournit pas directement sa vitesse de propagation.

Explication

À la pression atmosphérique standard, la relation donnée est $v = 20,05\sqrt{T}$, avec $T$ exprimée en kelvins. Une expression inverse en fonction de la racine carrée ne respecte pas la dépendance indiquée entre la vitesse et la température.

Explication

Le son se propage à environ 340 m/s dans l’air et 1 525 m/s dans l’eau, donc il est plus rapide dans l’eau. La valeur de 3 × 10^8 m/s correspond à la célérité de la lumière dans le vide, pas à celle du son.

Explication

Ginette entend d’abord le son transmis par l’eau, puisque la vitesse du son y est supérieure à celle observée dans l’air. Le son transmis par l’air arrive ensuite, même si les deux signaux proviennent de la même source.

Explication

En utilisant $\Delta t = \frac{v_{air}}{v_{eau}-v_{air}}$ puis $d = v_{eau}(\Delta t + 1)$, on obtient une distance d’environ 438 m. Les valeurs 340 m et 1 525 m correspondent aux vitesses approximatives dans l’air et dans l’eau, non à la distance recherchée.