QCM : Effet Doppler et décalage fréquentiel (9 questions)

Question 1

1. Une source sonore se déplace par rapport à une personne qui l’écoute. Quel phénomène peut modifier la fréquence de l’onde perçue ?

L’effet Doppler

L’effet d’interférence

La résonance acoustique

La réflexion sonore

Explication

L’effet Doppler désigne la variation de fréquence perçue lorsque la source est en mouvement par rapport à l’observateur. La résonance concerne une réponse amplifiée, l’interférence la superposition d’ondes et la réflexion le renvoi d’une onde.

Answer

L’effet Doppler

Question 2

2. Une source et un récepteur se déplacent l’un vers l’autre. Comment la fréquence reçue $f_R$ se compare-t-elle à la fréquence émise $f_E$ ?

f_R

est supérieure à

f_E

f_R

est égale à

f_E

f_R

est indépendante de

f_E

f_R

est inférieure à

f_E

Explication

Quand l’émetteur et le récepteur se rapprochent, la fréquence reçue augmente par rapport à la fréquence émise. La diminution correspond à l’éloignement, l’égalité au cas sans variation, et l’indépendance ne décrit pas la relation Doppler.

Answer

$$f_R$$ est supérieure à $$f_E$$

Question 3

3. Un émetteur s’éloigne d’un observateur fixe. Si la célérité de l’onde vaut $340\ \text{m·s}^{-1}$ , sa vitesse $20\ \text{m·s}^{-1}$ et sa fréquence émise $510\ \text{Hz}$ , quelle fréquence reçoit l’observateur ?

510\times\frac{340}{340}=510\ \text{Hz}

510\times\frac{360}{340}=540\ \text{Hz}

510\times\frac{340}{320}=541{,}9\ \text{Hz}

510\times\frac{340}{360}=481{,}7\ \text{Hz}

Explication

Pour un émetteur qui s’éloigne, $f_R=f_E\frac{c}{c+v}$ . Ici, $c+v=360$ , donc $f_R=510\times\frac{340}{360}=481{,}7\ \text{Hz}$ ; employer $c-v$ traite le cas du rapprochement.

Answer

$$510\times\frac{340}{360}=481{,}7\ \text{Hz}$$

Question 4

4. Un émetteur se rapproche à vitesse constante d’un observateur fixe. Avec une fréquence émise de $600\ \text{Hz}$ , une célérité de $300\ \text{m·s}^{-1}$ et une vitesse de $30\ \text{m·s}^{-1}$ , quelle fréquence reçoit l’observateur ?

600\times\frac{300}{330}\approx 545{,}5\ \text{Hz}

600\times\frac{270}{300}=540\ \text{Hz}

600\times\frac{300}{270}\approx 666{,}7\ \text{Hz}

600\times\frac{30}{300}=60\ \text{Hz}

Explication

Pour un rapprochement, $T_R=T_E\frac{c-v}{c}$ , donc $f_R=f_E\frac{c}{c-v}$ . Le calcul donne $600\times\frac{300}{270}\approx666{,}7\ \text{Hz}$ ; le dénominateur $c+v$ correspond à l’éloignement.

Answer

$$600\times\frac{300}{270}\approx 666{,}7\ \text{Hz}$$

Question 5

5. Une onde est émise à la fréquence $f_E$ et reçue à la fréquence $f_R$ . Quelle expression définit son décalage Doppler $\Delta f$ ?

\Delta f=\frac{f_R}{f_E}

\Delta f=f_R+f_E

\Delta f=f_R-f_E

\Delta f=f_E-f_R

Explication

Le décalage Doppler est la différence entre la fréquence reçue et la fréquence émise. L’expression $f_E-f_R$ inverse cette différence, tandis que la somme et le rapport ne définissent pas le décalage.

Answer

$$\Delta f=f_R-f_E$$

Question 6

6. Un émetteur sonore se rapproche d’un récepteur fixe à la vitesse $v$ , dans un milieu où l’onde se propage à la célérité $c$ . Quelle expression donne le décalage Doppler exact ?

\Delta f=f_E\frac{v}{c}

\Delta f=-f_E\frac{v}{c+v}

\Delta f=f_E\frac{v}{c+v}

\Delta f=f_E\frac{v}{c-v}

Explication

En rapprochement, le décalage exact est positif et vaut $f_E\frac{v}{c-v}$ . La formule avec $c+v$ décrit l’éloignement, et $f_E\frac{v}{c}$ est une approximation lorsque $c\gg v$ .

Answer

$$\Delta f=f_E\frac{v}{c-v}$$

Question 7

7. Une source sonore s’éloigne d’un observateur fixe à la vitesse $v$ dans un milieu où la célérité vaut $c$ . Quelle expression représente son décalage Doppler exact ?

\Delta f=-f_E\frac{v}{c-v}

\Delta f=-f_E\frac{v}{c+v}

\Delta f=f_E\frac{v}{c-v}

\Delta f=-f_E\frac{v}{c}

Explication

Lorsqu’un émetteur s’éloigne, le décalage exact est négatif et son dénominateur est $c+v$ . Le signe positif correspond au rapprochement, tandis que $-f_E\frac{v}{c}$ est une approximation.

Answer

$$\Delta f=-f_E\frac{v}{c+v}$$

Question 8

8. Une équipe étudie la variation de fréquence de la lumière reçue d’une étoile en mouvement. De quel phénomène s’agit-il ?

La variation d’intensité lumineuse liée à la distance

L’effet Doppler-Fizeau, application du phénomène Doppler à la lumière

L’effet Doppler acoustique, limité aux sons reçus

La réflexion lumineuse produite par un mouvement

Explication

L’effet Doppler-Fizeau est l’application du phénomène Doppler à la lumière et, plus largement, aux ondes électromagnétiques. Le limiter au son ou le confondre avec une variation d’intensité ou une réflexion ne correspond pas à cette définition.

Answer

L’effet Doppler-Fizeau, application du phénomène Doppler à la lumière

Question 9

9. Après la découverte de Doppler, quel scientifique a établi que le phénomène s’applique aussi à la lumière ?

Doppler

Fizeau

Huygens

Young

Explication

Fizeau a découvert, après Doppler, que le phénomène s’applique aussi à la lumière. Doppler est associé à la découverte antérieure du phénomène, et non à cette extension particulière.

QCM : Effet Doppler et décalage fréquentiel (9 questions)

Questions et réponses du QCM

1. Une source sonore se déplace par rapport à une personne qui l’écoute. Quel phénomène peut modifier la fréquence de l’onde perçue ?

2. Une source et un récepteur se déplacent l’un vers l’autre. Comment la fréquence reçue $f_R$ se compare-t-elle à la fréquence émise $f_E$ ?

3. Un émetteur s’éloigne d’un observateur fixe. Si la célérité de l’onde vaut $340\ \text{m·s}^{-1}$ , sa vitesse $20\ \text{m·s}^{-1}$ et sa fréquence émise $510\ \text{Hz}$ , quelle fréquence reçoit l’observateur ?

4. Un émetteur se rapproche à vitesse constante d’un observateur fixe. Avec une fréquence émise de $600\ \text{Hz}$ , une célérité de $300\ \text{m·s}^{-1}$ et une vitesse de $30\ \text{m·s}^{-1}$ , quelle fréquence reçoit l’observateur ?

5. Une onde est émise à la fréquence $f_E$ et reçue à la fréquence $f_R$ . Quelle expression définit son décalage Doppler $\Delta f$ ?

6. Un émetteur sonore se rapproche d’un récepteur fixe à la vitesse $v$ , dans un milieu où l’onde se propage à la célérité $c$ . Quelle expression donne le décalage Doppler exact ?

7. Une source sonore s’éloigne d’un observateur fixe à la vitesse $v$ dans un milieu où la célérité vaut $c$ . Quelle expression représente son décalage Doppler exact ?

8. Une équipe étudie la variation de fréquence de la lumière reçue d’une étoile en mouvement. De quel phénomène s’agit-il ?

9. Après la découverte de Doppler, quel scientifique a établi que le phénomène s’applique aussi à la lumière ?

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QCM : Effet Doppler et décalage fréquentiel (9 questions)

Questions et réponses du QCM

1. Une source sonore se déplace par rapport à une personne qui l’écoute. Quel phénomène peut modifier la fréquence de l’onde perçue ?

2. Une source et un récepteur se déplacent l’un vers l’autre. Comment la fréquence reçue fRf_RfR​ se compare-t-elle à la fréquence émise fEf_EfE​ ?

3. Un émetteur s’éloigne d’un observateur fixe. Si la célérité de l’onde vaut 340 m⋅s−1340\ \text{m·s}^{-1}340 m⋅s−1, sa vitesse 20 m⋅s−120\ \text{m·s}^{-1}20 m⋅s−1 et sa fréquence émise 510 Hz510\ \text{Hz}510 Hz, quelle fréquence reçoit l’observateur ?

5. Une onde est émise à la fréquence fEf_EfE​ et reçue à la fréquence fRf_RfR​. Quelle expression définit son décalage Doppler Δf\Delta fΔf ?

6. Un émetteur sonore se rapproche d’un récepteur fixe à la vitesse vvv, dans un milieu où l’onde se propage à la célérité ccc. Quelle expression donne le décalage Doppler exact ?

7. Une source sonore s’éloigne d’un observateur fixe à la vitesse vvv dans un milieu où la célérité vaut ccc. Quelle expression représente son décalage Doppler exact ?

8. Une équipe étudie la variation de fréquence de la lumière reçue d’une étoile en mouvement. De quel phénomène s’agit-il ?

9. Après la découverte de Doppler, quel scientifique a établi que le phénomène s’applique aussi à la lumière ?

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2. Une source et un récepteur se déplacent l’un vers l’autre. Comment la fréquence reçue $f_R$ se compare-t-elle à la fréquence émise $f_E$ ?

3. Un émetteur s’éloigne d’un observateur fixe. Si la célérité de l’onde vaut $340\ \text{m·s}^{-1}$ , sa vitesse $20\ \text{m·s}^{-1}$ et sa fréquence émise $510\ \text{Hz}$ , quelle fréquence reçoit l’observateur ?

5. Une onde est émise à la fréquence $f_E$ et reçue à la fréquence $f_R$ . Quelle expression définit son décalage Doppler $\Delta f$ ?

6. Un émetteur sonore se rapproche d’un récepteur fixe à la vitesse $v$ , dans un milieu où l’onde se propage à la célérité $c$ . Quelle expression donne le décalage Doppler exact ?

7. Une source sonore s’éloigne d’un observateur fixe à la vitesse $v$ dans un milieu où la célérité vaut $c$ . Quelle expression représente son décalage Doppler exact ?