QCM : Émission et perception du son (24 questions)

Question 1

1. Lorsqu’un son se propage dans l’air, quelle description rend compte de la propagation du signal sonore ?

Une source d’énergie se déplace dans l’air sans perturber le milieu.

De la matière se déplace de proche en proche avec la perturbation.

Une perturbation passe de proche en proche sans transport effectif de matière.

Un objet matériel traverse l’air en transmettant le signal.

Explication

Un signal sonore est une perturbation qui se transmet de proche en proche dans un milieu matériel sans transport effectif de matière. L’idée d’un déplacement de matière ou d’un objet confond l’onde avec le mouvement global du support.

Answer

Une perturbation passe de proche en proche sans transport effectif de matière.

Question 2

2. Une expérience doit transmettre un son entre deux points. Quel support peut permettre cette propagation ?

Un milieu gazeux, mais pas un liquide ou un solide.

Le vide, sans milieu matériel.

Un milieu gazeux, liquide ou solide.

Un milieu liquide ou solide, mais pas un gaz.

Explication

Un son nécessite un support matériel, qui peut être gazeux, liquide ou solide. Le vide ne fournit pas de support, tandis que les réponses qui excluent les liquides ou les solides restreignent à tort les milieux possibles.

Answer

Un milieu gazeux, liquide ou solide.

Question 3

3. Un expérimentateur compare la propagation d’un son dans un même milieu à différentes températures. Quelle propriété de la célérité doit-il prendre en compte ?

Elle dépend du milieu, mais pas de la température.

Elle dépend du milieu de propagation et de la température.

Elle dépend de la distance parcourue, mais pas du milieu.

Elle dépend de la fréquence et du niveau sonore.

Explication

La célérité est la vitesse de propagation de l’onde sonore et dépend à la fois du milieu et de la température. Négliger la température ou confondre la célérité avec la fréquence attribue à cette grandeur des dépendances erronées.

Answer

Elle dépend du milieu de propagation et de la température.

Question 4

4. Une mesure est réalisée dans l’air à $20\,^{\circ}\mathrm{C}$ . Quelle valeur de célérité faut-il utiliser ?

337\,\mathrm{m/s}

340\,\mathrm{m/s}

343\,\mathrm{m/s}

1450\,\mathrm{m/s}

Explication

À $20\,^{\circ}\mathrm{C}$ , la célérité du son dans l’air est de $343\,\mathrm{m/s}$ . $337\,\mathrm{m/s}$ correspond à $10\,^{\circ}\mathrm{C}$ , $340\,\mathrm{m/s}$ est une valeur approximative pour l’air, et $1450\,\mathrm{m/s}$ correspond à l’eau.

Answer

$$343\,\mathrm{m/s}$$

Question 5

5. Une onde sonore met $0{,}20\,\mathrm{s}$ à parcourir la distance de $68\,\mathrm{m}$ entre deux points. Quelle est sa célérité ?

340\,\mathrm{m/s}

0{,}20\,\mathrm{m/s}

0{,}0029\,\mathrm{m/s}

13{,}6\,\mathrm{m/s}

Explication

La célérité se calcule par $v = \frac{MM'}{\tau}$ , donc $v = \frac{68}{0{,}20} = 340\,\mathrm{m/s}$ . Multiplier au lieu de diviser donne $13{,}6$ , tandis que l’inversion du rapport donne une grandeur qui n’est pas la célérité.

Answer

$$340\,\mathrm{m/s}$$

Question 6

6. Une onde présente un motif élémentaire qui se répète 440 fois en une seconde. Quelle grandeur correspond à ce nombre de répétitions par seconde, et dans quelle unité s’exprime-t-elle ?

La fréquence, en secondes

La fréquence, en hertz

La période, en hertz

L’amplitude, en hertz

Explication

La fréquence est le nombre de répétitions identiques du motif par seconde et se mesure en hertz. La période correspond à la durée d’un motif, la seconde est l’unité de période et l’amplitude décrit une autre caractéristique du signal.

Answer

La fréquence, en hertz

Question 7

7. Un signal périodique a une période de $0{,}004\,\text{s}$ . Quelle est sa fréquence ?

0{,}004\,\text{Hz}

25\,\text{Hz}

250\,\text{Hz}

4\,\text{Hz}

Explication

La fréquence est l’inverse de la période : $f=1/T=1/0{,}004=250\,\text{Hz}$ . $0{,}004\,\text{Hz}$ reprend la période comme fréquence, $4\,\text{Hz}$ néglige la conversion en secondes et $25\,\text{Hz}$ résulte d’une inversion incorrecte.

Answer

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

Question 8

8. Un détecteur mesure un son de fréquence $18\,000\,\text{Hz}$ . Dans quelle catégorie se situe cette fréquence par rapport au champ auditif humain ?

Dans le champ auditif humain

Parmi les ultrasons

Parmi les infrasons

Hors du champ auditif, sans être un infrason ni un ultrason

Explication

Le champ auditif humain s’étend de $20\,\text{Hz}$ à $20\,000\,\text{Hz}$ , donc $18\,000\,\text{Hz}$ en fait partie. Les infrasons sont sous la limite inférieure et les ultrasons au-dessus de la limite supérieure.

Answer

Dans le champ auditif humain

Question 9

9. Deux sons ont des fréquences différentes : le son A est à $300\,\text{Hz}$ et le son B à $900\,\text{Hz}$ . Lequel est le plus aigu ?

Le son B

Le son A

Les deux ont la même hauteur

Impossible à déterminer sans connaître leur amplitude

Explication

La hauteur correspond à la fréquence : une fréquence plus élevée donne un son plus aigu, donc le son B. Le son A a une fréquence plus basse, tandis que l’amplitude concerne l’intensité et ne détermine pas la hauteur.

Answer

La variation maximale de pression provoquée par l’onde

Answer

L’intensité de la seconde est quatre fois plus grande

Answer

Le décibel (dB)

Answer

0,3 s ; 0,9 s ; 1,2 s

Answer

$$343\,\text{m·s}^{-1}$$

Answer

Environ $$341\,\text{m·s}^{-1}$$

Answer

Un rapprochement local des molécules d’air

Answer

La fréquence est l’inverse de la période, avec la période exprimée en secondes.

Answer

Fournir une mesure pratique de son intensité, exprimée en décibels.

Answer

Le timbre, lié notamment à la forme du motif élémentaire du signal

Answer

Une blanche dure deux fois plus longtemps qu’une noire.

Answer

Elle était d’environ 337 m/s.

Answer

Calculer l’écart-type des mesures puis le multiplier par deux pour obtenir l’incertitude autour de la moyenne.

Question 10

10. Deux instruments jouent la même note, mais leur sonorité permet de les distinguer. Quelle caractéristique du signal explique cette différence ?

La hauteur

La fréquence fondamentale

L’intensité sonore

Le timbre

Explication

Le timbre regroupe les caractéristiques du signal qui permettent de distinguer des sons de même fréquence, notamment selon leur provenance. La hauteur correspond à la fréquence, tandis que l’intensité se rapporte au caractère plus ou moins fort du son.

Question 11

11. Dans un gaz traversé par une onde sonore, que désigne l’amplitude de cette onde ?

La durée pendant laquelle la pression varie dans le gaz

La variation maximale de pression provoquée par l’onde

La variation minimale de pression provoquée par l’onde

La pression moyenne du gaz pendant le passage de l’onde

Explication

L’amplitude correspond à la variation maximale de pression causée par l’onde sonore dans le gaz. La pression moyenne, la variation minimale et la durée décrivent d’autres grandeurs.

Question 12

12. Deux ondes sonores se propagent dans un même gaz ; si l’amplitude de la seconde est deux fois celle de la première, comment leurs intensités se comparent-elles ?

L’intensité de la première est quatre fois plus grande

L’intensité de la seconde est quatre fois plus grande

Les deux intensités sont égales

L’intensité de la seconde est deux fois plus grande

Explication

L’intensité est proportionnelle au carré de l’amplitude : multiplier l’amplitude par deux multiplie l’intensité par quatre. Une proportion linéaire donnerait un facteur deux, tandis qu’une inversion ou une absence de changement ne respecte pas cette relation.

Question 13

13. Une technicienne décrit le niveau d’intensité sonore d’un signal et veut employer l’unité appropriée, liée à la perception auditive : laquelle choisit-elle ?

Le hertz (Hz)

Le pascal (Pa)

Le décibel (dB)

Le watt par mètre carré (W/m²)

Explication

Le niveau d’intensité sonore s’exprime en décibels, une échelle qui reflète la perception de l’oreille et du cerveau. Le hertz mesure la fréquence, le pascal la pression et le watt par mètre carré l’intensité physique.

Question 14

14. Un accordeur mesure une fréquence de 880 Hz pour une note de la quatrième octave ; à quelle note cette fréquence correspond-elle ?

Fa 4

La 4

Si 4

Sol 4

Explication

La fréquence associée à La 4 est de 880 Hz. Sol 4 vaut 784 Hz, Si 4 vaut 988 Hz et Fa 4 vaut 698 Hz.

Question 15

15. Dans un morceau, une noire dure 0,6 seconde ; quelle est la durée d’une croche, d’une noire pointée et d’une blanche, dans cet ordre ?

0,6 s ; 0,9 s ; 1,2 s

0,3 s ; 1,2 s ; 0,9 s

0,9 s ; 0,3 s ; 1,2 s

0,3 s ; 0,9 s ; 1,2 s

Explication

Une croche vaut une demi-noire, une noire pointée une noire et demie et une blanche deux noires : avec une noire de 0,6 seconde, on obtient 0,3 s, 0,9 s et 1,2 s. Les autres propositions inversent des rapports ou attribuent à la croche la durée d’une noire entière.

Question 16

16. Deux microphones sont placés dans l’air à 2,4 m l’un de l’autre. Le signal sonore atteint le second 0,0070 s après le premier. Quelle célérité expérimentale obtient-on ?

0{,}0029\,\text{m·s}^{-1}

34{,}3\,\text{m·s}^{-1}

0{,}0070\,\text{m·s}^{-1}

343\,\text{m·s}^{-1}

Explication

La méthode consiste à diviser la distance entre les microphones par le retard : $V=2{,}4/0{,}0070\approx343\,\text{m·s}^{-1}$ . Le rapport inversé donne une grandeur incorrecte, le retard seul n’est pas une célérité, et une erreur de facteur dix mène à $34{,}3\,\text{m·s}^{-1}$ .

Question 17

17. Dans une expérience, la température de l’air est de 289 K. Avec le modèle $V=20{,}05\sqrt{T}$ , quelle célérité théorique du son faut-il prévoir ?

Environ

341\,\text{m·s}^{-1}

Environ

5\,795\,\text{m·s}^{-1}

Environ

299\,\text{m·s}^{-1}

Environ

20\,\text{m·s}^{-1}

Explication

Le modèle exige la température en kelvins : $V=20{,}05\sqrt{289}=20{,}05\times17\approx341\,\text{m·s}^{-1}$ . Utiliser une température en degrés Celsius, omettre la racine ou multiplier directement par $T$ applique incorrectement la relation.

Question 18

18. Dans l’air, que désigne une surpression associée à la propagation d’une onde sonore ?

Un rapprochement local des molécules d’air

Une hausse durable de la température de l’air

Un déplacement global de matière dans le milieu

Un éloignement local des molécules d’air

Explication

Une surpression correspond à un rapprochement des molécules d’air, tandis qu’une dépression correspond à leur éloignement. L’éloignement des molécules décrit donc une dépression, et non une surpression.

Question 19

19. Quelle relation relie la fréquence d’un signal périodique à sa période ?

La fréquence est l’inverse de la période, avec la période exprimée en secondes.

La fréquence est le carré de la période, avec la période exprimée en secondes.

La fréquence est égale à la période, lorsque les deux grandeurs sont exprimées en unités SI.

La fréquence est la moitié de la période, lorsque le signal se répète régulièrement.

Explication

La fréquence correspond au nombre de répétitions par seconde et vérifie $f = \frac{1}{T}$ , où $T$ est exprimée en secondes. L’égalité entre fréquence et période confond deux grandeurs qui sont inverses l’une de l’autre.

Question 20

20. Quel est le rôle du niveau sonore dans la description d’un son ?

Fournir une mesure pratique de son intensité, exprimée en décibels.

Indiquer le nombre de répétitions du signal par seconde, exprimé en hertz.

Décrire la variation maximale de pression causée par l’onde dans un gaz.

Préciser la vitesse de propagation de l’onde dans un milieu donné.

Explication

Le niveau sonore sert à mesurer pratiquement l’intensité sonore et s’exprime en décibels. La variation maximale de pression correspond à l’amplitude sonore, et non au niveau sonore.

Question 21

21. Deux instruments jouent la même note, mais leurs sons restent reconnaissables comme provenant de sources différentes. Quelle caractéristique explique cette différence ?

La hauteur, déterminée par l’intensité du signal sonore

La fréquence, qui décrit la forme du motif élémentaire

Le timbre, lié notamment à la forme du motif élémentaire du signal

L’amplitude, qui distingue les sources jouant la même note

Explication

Le timbre dépend notamment de la forme du motif élémentaire et permet de distinguer des sons de même fréquence provenant de sources différentes. La fréquence caractérise plutôt la hauteur du son, de l’aigu au grave.

Question 22

22. Dans une œuvre, le tempo indique la vitesse d’exécution, tandis que les indications de durée précisent la longueur des notes. À un tempo fixé, quelle comparaison entre une blanche et une noire est correcte ?

Une blanche dure une fois et demie plus longtemps qu’une noire.

Une blanche dure autant qu’une noire.

Une blanche dure deux fois plus longtemps qu’une noire.

Une blanche dure la moitié d’une noire.

Explication

La blanche vaut deux noires, ce qui définit leur rapport de durée, indépendamment de la vitesse d’exécution choisie. Une noire pointée vaut une noire et demie, mais ce rapport concerne une autre figure musicale.

Question 23

23. En 1738, les expérimentateurs ont estimé que le son parcourait 337 m en une seconde. Quelle conclusion peut-on en tirer sur la célérité sonore mesurée ?

Elle était d’environ 173 m/s.

Elle était d’environ 510 m/s.

Elle était d’environ 1 738 m/s.

Elle était d’environ 337 m/s.

Explication

La distance parcourue en une seconde correspond à une célérité d’environ 337 m/s. La valeur de 173 toises désigne également cette distance, et non une célérité de 173 m/s.

Question 24

24. Pour valider une mesure expérimentale de la célérité du son à partir de plusieurs essais indépendants, quelle démarche permet d’estimer l’incertitude à 95 % ?

Construire un histogramme et prendre son intervalle le plus fréquent comme incertitude autour de la moyenne.

Comparer la moyenne à la valeur théorique et prendre leur différence comme incertitude autour de la moyenne.

Calculer la moyenne des mesures puis la multiplier par deux pour obtenir l’incertitude autour de la moyenne.

Calculer l’écart-type des mesures puis le multiplier par deux pour obtenir l’incertitude autour de la moyenne.

Explication

L’incertitude à 95 % est estimée par $\Delta V = 2s_v$ , où $s_v$ est l’écart-type des mesures indépendantes, et le résultat s’écrit autour de la moyenne. L’histogramme aide à visualiser la distribution, mais son intervalle le plus fréquent ne définit pas l’incertitude indiquée.

QCM : Émission et perception du son (24 questions)

Questions et réponses du QCM

1. Lorsqu’un son se propage dans l’air, quelle description rend compte de la propagation du signal sonore ?

2. Une expérience doit transmettre un son entre deux points. Quel support peut permettre cette propagation ?

3. Un expérimentateur compare la propagation d’un son dans un même milieu à différentes températures. Quelle propriété de la célérité doit-il prendre en compte ?

4. Une mesure est réalisée dans l’air à $20\,^{\circ}\mathrm{C}$ . Quelle valeur de célérité faut-il utiliser ?

5. Une onde sonore met $0{,}20\,\mathrm{s}$ à parcourir la distance de $68\,\mathrm{m}$ entre deux points. Quelle est sa célérité ?

6. Une onde présente un motif élémentaire qui se répète 440 fois en une seconde. Quelle grandeur correspond à ce nombre de répétitions par seconde, et dans quelle unité s’exprime-t-elle ?

7. Un signal périodique a une période de $0{,}004\,\text{s}$ . Quelle est sa fréquence ?

8. Un détecteur mesure un son de fréquence $18\,000\,\text{Hz}$ . Dans quelle catégorie se situe cette fréquence par rapport au champ auditif humain ?

9. Deux sons ont des fréquences différentes : le son A est à $300\,\text{Hz}$ et le son B à $900\,\text{Hz}$ . Lequel est le plus aigu ?

10. Deux instruments jouent la même note, mais leur sonorité permet de les distinguer. Quelle caractéristique du signal explique cette différence ?

11. Dans un gaz traversé par une onde sonore, que désigne l’amplitude de cette onde ?

12. Deux ondes sonores se propagent dans un même gaz ; si l’amplitude de la seconde est deux fois celle de la première, comment leurs intensités se comparent-elles ?

13. Une technicienne décrit le niveau d’intensité sonore d’un signal et veut employer l’unité appropriée, liée à la perception auditive : laquelle choisit-elle ?

14. Un accordeur mesure une fréquence de 880 Hz pour une note de la quatrième octave ; à quelle note cette fréquence correspond-elle ?

15. Dans un morceau, une noire dure 0,6 seconde ; quelle est la durée d’une croche, d’une noire pointée et d’une blanche, dans cet ordre ?

16. Deux microphones sont placés dans l’air à 2,4 m l’un de l’autre. Le signal sonore atteint le second 0,0070 s après le premier. Quelle célérité expérimentale obtient-on ?

17. Dans une expérience, la température de l’air est de 289 K. Avec le modèle $V=20{,}05\sqrt{T}$ , quelle célérité théorique du son faut-il prévoir ?

18. Dans l’air, que désigne une surpression associée à la propagation d’une onde sonore ?

19. Quelle relation relie la fréquence d’un signal périodique à sa période ?

20. Quel est le rôle du niveau sonore dans la description d’un son ?

21. Deux instruments jouent la même note, mais leurs sons restent reconnaissables comme provenant de sources différentes. Quelle caractéristique explique cette différence ?

22. Dans une œuvre, le tempo indique la vitesse d’exécution, tandis que les indications de durée précisent la longueur des notes. À un tempo fixé, quelle comparaison entre une blanche et une noire est correcte ?

23. En 1738, les expérimentateurs ont estimé que le son parcourait 337 m en une seconde. Quelle conclusion peut-on en tirer sur la célérité sonore mesurée ?

24. Pour valider une mesure expérimentale de la célérité du son à partir de plusieurs essais indépendants, quelle démarche permet d’estimer l’incertitude à 95 % ?

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Questions et réponses du QCM

1. Lorsqu’un son se propage dans l’air, quelle description rend compte de la propagation du signal sonore ?

2. Une expérience doit transmettre un son entre deux points. Quel support peut permettre cette propagation ?

3. Un expérimentateur compare la propagation d’un son dans un même milieu à différentes températures. Quelle propriété de la célérité doit-il prendre en compte ?

4. Une mesure est réalisée dans l’air à 20 ∘C20\,^{\circ}\mathrm{C}20∘C. Quelle valeur de célérité faut-il utiliser ?

5. Une onde sonore met 0,20 s0{,}20\,\mathrm{s}0,20s à parcourir la distance de 68 m68\,\mathrm{m}68m entre deux points. Quelle est sa célérité ?

6. Une onde présente un motif élémentaire qui se répète 440 fois en une seconde. Quelle grandeur correspond à ce nombre de répétitions par seconde, et dans quelle unité s’exprime-t-elle ?

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

8. Un détecteur mesure un son de fréquence 18 000 Hz18\,000\,\text{Hz}18000Hz. Dans quelle catégorie se situe cette fréquence par rapport au champ auditif humain ?

9. Deux sons ont des fréquences différentes : le son A est à 300 Hz300\,\text{Hz}300Hz et le son B à 900 Hz900\,\text{Hz}900Hz. Lequel est le plus aigu ?

10. Deux instruments jouent la même note, mais leur sonorité permet de les distinguer. Quelle caractéristique du signal explique cette différence ?

11. Dans un gaz traversé par une onde sonore, que désigne l’amplitude de cette onde ?

12. Deux ondes sonores se propagent dans un même gaz ; si l’amplitude de la seconde est deux fois celle de la première, comment leurs intensités se comparent-elles ?

13. Une technicienne décrit le niveau d’intensité sonore d’un signal et veut employer l’unité appropriée, liée à la perception auditive : laquelle choisit-elle ?

14. Un accordeur mesure une fréquence de 880 Hz pour une note de la quatrième octave ; à quelle note cette fréquence correspond-elle ?

15. Dans un morceau, une noire dure 0,6 seconde ; quelle est la durée d’une croche, d’une noire pointée et d’une blanche, dans cet ordre ?

16. Deux microphones sont placés dans l’air à 2,4 m l’un de l’autre. Le signal sonore atteint le second 0,0070 s après le premier. Quelle célérité expérimentale obtient-on ?

17. Dans une expérience, la température de l’air est de 289 K. Avec le modèle V=20,05TV=20{,}05\sqrt{T}V=20,05T​, quelle célérité théorique du son faut-il prévoir ?

18. Dans l’air, que désigne une surpression associée à la propagation d’une onde sonore ?

19. Quelle relation relie la fréquence d’un signal périodique à sa période ?

20. Quel est le rôle du niveau sonore dans la description d’un son ?

21. Deux instruments jouent la même note, mais leurs sons restent reconnaissables comme provenant de sources différentes. Quelle caractéristique explique cette différence ?

22. Dans une œuvre, le tempo indique la vitesse d’exécution, tandis que les indications de durée précisent la longueur des notes. À un tempo fixé, quelle comparaison entre une blanche et une noire est correcte ?

23. En 1738, les expérimentateurs ont estimé que le son parcourait 337 m en une seconde. Quelle conclusion peut-on en tirer sur la célérité sonore mesurée ?

24. Pour valider une mesure expérimentale de la célérité du son à partir de plusieurs essais indépendants, quelle démarche permet d’estimer l’incertitude à 95 % ?

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5. Une onde sonore met $0{,}20\,\mathrm{s}$ à parcourir la distance de $68\,\mathrm{m}$ entre deux points. Quelle est sa célérité ?

7. Un signal périodique a une période de $0{,}004\,\text{s}$ . Quelle est sa fréquence ?

8. Un détecteur mesure un son de fréquence $18\,000\,\text{Hz}$ . Dans quelle catégorie se situe cette fréquence par rapport au champ auditif humain ?

9. Deux sons ont des fréquences différentes : le son A est à $300\,\text{Hz}$ et le son B à $900\,\text{Hz}$ . Lequel est le plus aigu ?

17. Dans une expérience, la température de l’air est de 289 K. Avec le modèle $V=20{,}05\sqrt{T}$ , quelle célérité théorique du son faut-il prévoir ?