QCM : Émission et perception du son (14 questions)

Questions et réponses du QCM

1. Une cloche est frappée dans une enceinte où l’air a été retiré : quelle description rend compte de la production et de la propagation du son ?

L’air produit le son, puis la cloche le transmet dans le vide.
La cloche vibre, mais le son ne se propage pas dans le vide.
La cloche vibre et le son se propage dans le vide.
La cloche produit un son qui se propage sans milieu matériel.

La cloche vibre, mais le son ne se propage pas dans le vide.

Explication

La vibration de la cloche crée le son, mais sa propagation exige un milieu matériel. L’idée d’une propagation dans le vide confond la création du son avec sa transmission.

2. Un son traverse successivement l’air, l’eau et une pièce métallique. Dans quel ordre sa vitesse augmente-t-elle ?

Métal, puis eau, puis air.
Air, puis eau, puis métal.
Air, puis métal, puis eau.
Eau, puis air, puis métal.

Air, puis eau, puis métal.

Explication

La vitesse du son augmente avec la densité du milieu : elle est plus grande dans l’eau que dans l’air, et plus grande dans le métal que dans l’eau. L’ordre « métal, eau, air » décrit le classement inverse.

3. Sur l’enregistrement d’un signal, un même motif se répète à l’identique à intervalles réguliers : comment qualifie-t-on ce signal ?

Un signal grave.
Un signal apériodique.
Un signal amplifié.
Un signal périodique.

Un signal périodique.

Explication

Un signal sonore est périodique lorsqu’un motif élémentaire se répète à l’identique. Une variation d’amplitude ou un motif isolé ne suffit pas à établir cette répétition.

4. Un signal périodique présente un motif élémentaire qui dure 0,0080{,}008 seconde. Quelle grandeur cette durée représente-t-elle ?

L’amplitude du signal, exprimée en secondes.
La fréquence ff, exprimée en secondes.
La période TT, exprimée en secondes.
La fréquence ff, exprimée en hertz.

La période $$T$$, exprimée en secondes.

Explication

La période TT est la durée du motif élémentaire d’un signal périodique et s’exprime en secondes. La fréquence compte les répétitions par seconde et s’exprime en hertz.

5. Deux signaux périodiques sont comparés pendant une seconde : le premier réalise 300 répétitions et le second 500. Que représente le nombre de répétitions observé ?

La durée de chaque motif, exprimée en secondes.
L’amplitude de chaque signal, exprimée en secondes.
La période de chaque signal, exprimée en hertz.
La fréquence de chaque signal, exprimée en hertz.

La fréquence de chaque signal, exprimée en hertz.

Explication

La fréquence correspond au nombre de répétitions du motif par seconde et s’exprime en hertz. La durée d’un motif est la période, exprimée en secondes.

6. Un signal périodique a une période de 0,0040{,}004 seconde. Quelle est sa fréquence ?

0,004 Hz0{,}004\ \text{Hz}
250 Hz250\ \text{Hz}
4000 Hz4000\ \text{Hz}
4 Hz4\ \text{Hz}

$$250\ \text{Hz}$$

Explication

La fréquence et la période vérifient f=1Tf=\frac{1}{T}. Ainsi, f=10,004=250 Hzf=\frac{1}{0{,}004}=250\ \text{Hz} ; 0,004 Hz0{,}004\ \text{Hz} correspond à reprendre la période comme fréquence.

7. Un son pur passe de 250 Hz à 500 Hz. Quelle caractéristique du son change directement avec cette variation ?

Son timbre change.
Son intensité augmente.
Sa hauteur augmente.
Son niveau sonore augmente.

Sa hauteur augmente.

Explication

La hauteur correspond à la fréquence : en passant de 250 Hz à 500 Hz, la hauteur augmente. L’intensité et le niveau sonore concernent d’autres propriétés, tandis que le timbre dépend de la forme du signal.

8. Deux sons sont comparés : le premier a une fréquence de 120 Hz et le second de 900 Hz. Lequel est le plus aigu ?

Les deux ont la même hauteur.
Le son de 120 Hz.
On ne peut pas les comparer sans connaître leur timbre.
Le son de 900 Hz.

Le son de 900 Hz.

Explication

Un son aigu possède une fréquence élevée : celui de 900 Hz est donc le plus aigu. Le choix de 120 Hz inverse la relation entre fréquence et hauteur, et le timbre ou l’intensité ne déterminent pas cette comparaison.

9. Un appareil émet un son de 24 000 Hz. Dans quelle catégorie de fréquence ce son se trouve-t-il ?

Dans les ultrasons.
Dans les sons audibles.
Dans les infrasons.
À la frontière des sons audibles.

Dans les ultrasons.

Explication

Les ultrasons ont une fréquence supérieure à 20 000 Hz, donc 24 000 Hz appartient à cette catégorie. Les sons audibles se situent entre 20 et 20 000 Hz, tandis que les infrasons sont en dessous de 20 Hz.

10. Deux signaux sonores ont la même hauteur et le même niveau sonore, mais leurs formes temporelles diffèrent. Quelle propriété distingue ces sons ?

Leur niveau sonore.
Leur intensité sonore.
Leur timbre.
Leur hauteur.

Leur timbre.

Explication

Le timbre correspond à la sonorité et dépend de la forme de la représentation temporelle du signal. La hauteur est liée à la fréquence, et l’intensité ainsi que le niveau sonore ne sont pas les propriétés décrites par la différence de forme.

11. Pour caractériser un son, une mesure porte sur la puissance reçue par unité de surface. Quelle grandeur est mesurée, et dans quelle unité s’exprime-t-elle ?

La fréquence du son, en hertz.
Le niveau sonore, en décibels.
La tension du signal, en volts.
L’intensité sonore, en watts par mètre carré.

L’intensité sonore, en watts par mètre carré.

Explication

L’intensité sonore est la puissance du son reçue par unité de surface et s’exprime en watts par mètre carré. Les décibels mesurent le niveau sonore, les volts une tension et les hertz une fréquence.

12. Lors d’un contrôle du bruit dans une salle, quel instrument faut-il utiliser pour mesurer le niveau sonore en décibels ?

Un microphone
Un oscilloscope
Un fréquencemètre
Un sonomètre

Un sonomètre

Explication

Le niveau sonore se mesure en décibels à l’aide d’un sonomètre. Le microphone capte un signal sonore, l’oscilloscope visualise un signal et le fréquencemètre mesure une fréquence.

13. Un technicien décrit une intensité sonore en watts par mètre carré et un niveau sonore en décibels. Quelle relation entre ces deux grandeurs est correcte ?

Elles sont proportionnelles, le niveau s’exprimant en W/m²
Elles sont proportionnelles et exprimées en dB
Elles sont liées, sans être proportionnelles
Elles sont liées, l’intensité s’exprimant en dB

Elles sont liées, sans être proportionnelles

Explication

L’intensité sonore et le niveau sonore sont liés, mais ne sont pas proportionnels. Dire qu’elles sont proportionnelles confond relation et proportionnalité ; les réponses associant dB à l’intensité ou W/m² au niveau inversent leurs unités.

14. Dans une expérience, l’intensité sonore passe de II à 2I2I. De combien le niveau sonore augmente-t-il ?

Il diminue de 3 dB
De 3 dB
De 10 dB
De 6 dB

De 3 dB

Explication

Lorsque l’intensité sonore double, le niveau sonore augmente de 3 dB. Un doublement du niveau ou une hausse de 10 dB ne correspond pas à cette règle, et la variation est une augmentation, non une diminution.

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Comment un son est-il créé ?

Par la vibration d’un objet.

Dans quel milieu un son peut-il se propager ?

Dans un milieu matériel.

Comment la densité du milieu influence-t-elle la vitesse du son ?

La vitesse du son augmente avec la densité du milieu.

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