QCM : Émission et perception du son (17 questions)

Questions et réponses du QCM

1. Une corde de guitare est pincée et produit un son : quel phénomène est à l’origine de son émission ?

La mise en vibration de la corde
L’amplification par la caisse de résonance
Le déplacement des ondes dans l’air
La vibration du tympan du récepteur

La mise en vibration de la corde

Explication

Un son est émis lorsqu’un objet, ici la corde, est mis en vibration. La caisse de résonance peut amplifier le son, tandis que le déplacement dans l’air concerne sa propagation.

2. Dans une expérience, une membrane vibrante transmet un son à un microphone à travers un milieu élastique : comment la perturbation sonore atteint-elle le microphone ?

Des zones de compression et de dilatation se transmettent de proche en proche
La matière se déplace continûment de la membrane au microphone
La caisse de résonance transmet seule la vibration jusqu’au microphone
La membrane se déplace jusqu’au microphone en entraînant le milieu

Des zones de compression et de dilatation se transmettent de proche en proche

Explication

Dans un milieu élastique, les vibrations de l’émetteur créent des zones de compression et de dilatation qui se transmettent de proche en proche. Le déplacement de l’émetteur ou de toute la matière confond la transmission de la perturbation avec un transport matériel global.

3. Un haut-parleur fonctionne dans une enceinte où l’air est retiré progressivement : que devient la propagation du signal sonore lorsque l’enceinte atteint le vide ?

Le son ne se propage plus faute de milieu matériel
Le son se propage encore grâce aux vibrations du haut-parleur
Le son se propage comme la lumière dans l’enceinte
Le son se propage plus lentement grâce au vide

Le son ne se propage plus faute de milieu matériel

Explication

Un signal sonore a besoin d’un milieu matériel pour se propager ; dans le vide, il ne se propage pas. Un gaz raréfié reste un milieu matériel, tandis que la lumière peut se propager dans le vide.

4. Un signal sonore parcourt une distance de 240 mètres en 0,8 seconde : quelle grandeur définit sa vitesse de propagation ?

Le rapport de la durée de propagation à la distance parcourue
La durée de propagation exprimée sans tenir compte de la distance
Le rapport de la distance parcourue à la durée de propagation
La somme de la distance parcourue et de la durée de propagation

Le rapport de la distance parcourue à la durée de propagation

Explication

La vitesse de propagation est définie comme la distance parcourue divisée par la durée correspondante. Inverser le rapport ou additionner les grandeurs ne donne pas la définition d’une vitesse.

5. Un son parcourt 360 mètres en 1,2 seconde. En appliquant la relation entre distance, durée et vitesse, quelle est sa vitesse ?

0,0033 mètre par seconde
432 mètres par seconde
361,2 mètres par seconde
300 mètres par seconde

300 mètres par seconde

Explication

On applique v=dΔtv = \frac{d}{\Delta t} : v=3601,2=300v = \frac{360}{1{,}2} = 300 mètres par seconde. L’inversion donne une valeur réciproque, tandis que l’addition et la multiplication ne respectent pas la relation.

6. Un même signal sonore traverse successivement l’air, un liquide et un solide : dans quels milieux sa vitesse est-elle plus élevée que dans l’air ?

Dans le liquide et dans le solide
Dans l’air et dans le liquide
À la même vitesse dans les trois milieux
Dans l’air et dans le solide

Dans le liquide et dans le solide

Explication

La vitesse du son dépend du milieu et de ses caractéristiques ; elle est plus importante dans les liquides et les solides que dans l’air. L’option qui conserve l’air dans les milieux plus rapides inverse cette comparaison, et la vitesse n’est pas identique dans tous les milieux.

7. Sur un enregistrement, un signal sonore reprend la même forme après des intervalles de temps égaux. Quelle propriété décrit cette observation ?

Le signal est grave.
Le signal est périodique.
Le signal est continu.
Le signal est amplifié.

Le signal est périodique.

Explication

Un signal est périodique lorsqu’il se reproduit identiquement à lui-même à intervalles de temps égaux. La continuité, l’amplification et la hauteur grave ne définissent pas cette répétition.

8. Sur la représentation d’un son périodique, le motif complet apparaît plusieurs fois. Quel intervalle faut-il mesurer pour obtenir sa période ?

L’intervalle entre deux points quelconques du motif.
La durée totale de tous les motifs affichés.
Le temps séparant deux amplitudes différentes.
Le plus petit intervalle au bout duquel le motif se répète.

Le plus petit intervalle au bout duquel le motif se répète.

Explication

La période est le plus petit intervalle de temps après lequel le motif élémentaire se répète. La durée de plusieurs motifs ou l’intervalle entre des points qui ne marquent pas une répétition complète ne donnent pas la période.

9. Un signal sonore a une période de 0,004 s0{,}004\,\text{s}. Quelle est sa fréquence ?

40 Hz40\,\text{Hz}
25 Hz25\,\text{Hz}
4 Hz4\,\text{Hz}
250 Hz250\,\text{Hz}

$$250\,\text{Hz}$$

Explication

La fréquence est l’inverse de la période : f=1/T=1/0,004=250 Hzf=1/T=1/0{,}004=250\,\text{Hz}. 4 Hz4\,\text{Hz} reprend la valeur de la période sans conversion, tandis que les autres choix résultent d’une conversion ou d’un calcul incorrect.

10. Deux notes sont jouées : la première a une fréquence plus basse que la seconde. Comment les caractérise-t-on par leur hauteur ?

La première est plus grave et la seconde plus aiguë.
La première a un timbre différent et la seconde identique.
La première est plus aiguë et la seconde plus grave.
La première est plus forte et la seconde plus faible.

La première est plus grave et la seconde plus aiguë.

Explication

Une fréquence basse correspond à une note grave, tandis qu’une fréquence élevée correspond à une note aiguë. La force sonore relève de l’intensité, et le timbre ne se déduit pas de cette seule comparaison de fréquences.

11. Un dispositif émet un son de 18 000 Hz18\,000\,\text{Hz}. Selon la plage d’audition humaine normale indiquée, ce son est-il audible ?

Oui, car toute fréquence inférieure à 20 000 Hz est audible.
Non, car sa fréquence est inférieure à 20 Hz.
Non, car sa fréquence dépasse 20 000 Hz.
Oui, car sa fréquence se situe entre 20 et 20 000 Hz.

Oui, car sa fréquence se situe entre 20 et 20 000 Hz.

Explication

L’oreille humaine normale perçoit les sons dont la fréquence est comprise entre 20 et 20 000 Hz ; 18 000 Hz appartient à cette plage. Les réponses négatives utilisent une limite erronée, et l’affirmation sur toute fréquence inférieure oublie la limite basse.

12. Deux signaux sonores ont la même fréquence, mais leurs représentations temporelles ont des formes différentes. Quelle conclusion convient ?

Ils ont nécessairement des hauteurs différentes.
Ils peuvent avoir des timbres différents.
Ils diffèrent nécessairement par leur intensité sonore.
Ils ont nécessairement le même timbre.

Ils peuvent avoir des timbres différents.

Explication

Des sons de même fréquence peuvent avoir des timbres différents lorsque leurs formes temporelles diffèrent. Une fréquence identique ne signifie pas un timbre identique, et la différence de forme n’établit pas à elle seule une différence d’intensité.

13. Deux signaux sonores sont enregistrés dans les mêmes conditions. Le second a une amplitude plus élevée que le premier : quelle comparaison est correcte ?

Le second a une intensité sonore plus grande, exprimée en W·m⁻².
Le second a une intensité sonore plus grande, exprimée en dB.
Le second a un niveau sonore plus grand, exprimé en W·m⁻².
Le second a une intensité sonore plus faible, exprimée en W·m⁻².

Le second a une intensité sonore plus grande, exprimée en W·m⁻².

Explication

Une amplitude plus élevée correspond à une intensité sonore plus grande, et l’intensité s’exprime en watts par mètre carré. Une diminution de l’intensité inverse le lien avec l’amplitude, les décibels mesurent le niveau sonore et non l’intensité.

14. Pour mesurer une grandeur liée à la sensibilité de l’oreille humaine et l’exprimer en décibels, quel instrument utilise-t-on ?

Un sonomètre, pour mesurer l’intensité en watts par mètre carré.
Un ordinateur, pour mesurer le niveau d’intensité sonore.
Un microphone, pour mesurer le niveau d’intensité sonore.
Un sonomètre, pour mesurer le niveau d’intensité sonore.

Un sonomètre, pour mesurer le niveau d’intensité sonore.

Explication

Le niveau d’intensité sonore, lié à la sensibilité de l’oreille, se mesure avec un sonomètre et s’exprime en décibels. Le microphone convertit le signal en tension, tandis que l’intensité sonore s’exprime en W·m⁻².

15. Dans une expérience, l’intensité sonore est doublée. De combien le niveau d’intensité sonore augmente-t-il ?

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

De 3 dB.

Explication

Le doublement de l’intensité sonore augmente le niveau de 3 dB ; les deux grandeurs ne sont donc pas proportionnelles. Doubler le niveau ou retenir une hausse de 10 dB applique une relation incorrecte, et le niveau ne diminue pas.

16. Pour comparer l’exposition sonore de deux personnes, quelles informations faut-il prendre en compte pour chacune ?

L’intensité sonore et l’amplitude du signal enregistré.
Le niveau d’intensité sonore et la durée d’exposition de l’oreille.
Le niveau d’intensité sonore et la fréquence du son perçu.
La durée d’exposition et la tension électrique du microphone.

Le niveau d’intensité sonore et la durée d’exposition de l’oreille.

Explication

L’exposition sonore tient compte à la fois du niveau d’intensité sonore et de la durée pendant laquelle l’oreille y est soumise. La fréquence, l’amplitude ou la tension du microphone ne remplacent pas ces deux éléments.

17. Deux personnes écoutent un son : l’une à un niveau sonore élevé pendant longtemps, l’autre à un niveau plus faible pendant moins longtemps. Quelle conclusion générale peut-on tirer sur les risques auditifs ?

Une durée plus longue réduit les risques si le niveau est élevé.
Un niveau et une durée plus élevés augmentent les risques d’atteinte de l’audition.
Un niveau et une durée plus élevés garantissent une surdité.
Un niveau plus élevé réduit les risques si la durée est longue.

Un niveau et une durée plus élevés augmentent les risques d’atteinte de l’audition.

Explication

Les risques d’atteinte de l’audition augmentent lorsque le niveau d’intensité sonore et la durée d’exposition sont plus élevés. Dire que l’un de ces facteurs réduit le risque inverse la relation, tandis qu’un risque accru ne signifie pas qu’une surdité est certaine.

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Quelle mise en mouvement produit l’émission d’un son ?

La mise en vibration d’un objet.

Que créent les vibrations de l’émetteur dans un milieu élastique ?

Des zones de compression et de dilatation.

Comment les zones de compression et de dilatation atteignent-elles le récepteur ?

Elles se déplacent de proche en proche.

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