QCM : Émission et perception du son (20 questions)

Questions et réponses du QCM

1. Quel phénomène physique produit un son ?

La réflexion de la lumière sur une surface
La vibration d’un objet
La variation de température de l’air
Le déplacement d’un objet sans vibration

La vibration d’un objet

Explication

Un son est produit lorsqu’un objet vibre. Le déplacement sans vibration ne correspond pas au mécanisme indiqué pour produire un son.

2. Deux sons ont des fréquences différentes : quelle caractéristique sonore diffère nécessairement entre eux ?

Leur intensité, car celle-ci correspond à la fréquence du signal sonore
Leur niveau sonore, car celui-ci correspond à la fréquence du signal sonore
Leur timbre, car celui-ci correspond directement à la fréquence du signal sonore
Leur hauteur, car celle-ci correspond à la fréquence du signal sonore

Leur hauteur, car celle-ci correspond à la fréquence du signal sonore

Explication

La hauteur d’un son est déterminée par la fréquence de son signal. Le timbre, contrairement à la fréquence, dépend de la forme du signal.

3. Un son parcourt une distance dd pendant une durée Δt\Delta t ; quelle relation permet de calculer sa vitesse de propagation ?

v=d+Δtv = d + \Delta t
v=dΔtv = \frac{d}{\Delta t}
v=d×Δtv = d \times \Delta t
v=Δtdv = \frac{\Delta t}{d}

$$v = \frac{d}{\Delta t}$$

Explication

La vitesse de propagation est la distance parcourue divisée par la durée, soit v=dΔtv = \frac{d}{\Delta t}. Le rapport inversé donne la durée par unité de distance, et non une vitesse.

4. Quelle caractéristique du signal détermine le timbre d’un son ?

L’amplitude du signal sonore
La fréquence du signal sonore
La forme du signal sonore
La durée d’exposition au signal sonore

La forme du signal sonore

Explication

Le timbre dépend de la forme du signal sonore et permet de distinguer des sons de même hauteur produits par des instruments différents. La fréquence détermine plutôt la hauteur du son.

5. Deux personnes sont exposées à un niveau sonore trop important, mais l’une y reste plus longtemps : quel risque faut-il prendre en compte ?

Une baisse temporaire de l’amplitude sonore, dont le risque reste indépendant de la durée
Une modification du timbre perçu, dont le risque dépend seulement de l’instrument entendu
Une hausse durable de la fréquence audible, dont le risque diminue avec la durée d’exposition
Une perte d’audition partielle ou totale, dont le risque augmente avec la durée d’exposition

Une perte d’audition partielle ou totale, dont le risque augmente avec la durée d’exposition

Explication

Un niveau sonore excessif peut provoquer une perte d’audition partielle ou totale, et une exposition plus longue accroît le risque. La durée ne modifie pas la fréquence audible comme le suggère une des autres réponses.

6. Deux instruments jouent la même note : quelles propriétés de leurs signaux peuvent rester identiques alors que leur sonorité diffère ?

La forme du signal et la période peuvent être identiques, tandis que les fréquences diffèrent
L’amplitude et la fréquence peuvent être identiques, tandis que les périodes diffèrent
La période et la fréquence peuvent être identiques, tandis que les formes des signaux diffèrent
Le niveau sonore et la forme du signal peuvent être identiques, tandis que les périodes diffèrent

La période et la fréquence peuvent être identiques, tandis que les formes des signaux diffèrent

Explication

Pour une même note, les signaux gardent la même période et la même fréquence, mais leurs formes peuvent différer selon l’instrument. Des fréquences différentes correspondraient à des hauteurs différentes, et non à la même note.

7. Quelle plage de fréquences correspond au domaine audible par l’être humain ?

De 20 Hz à 2 000 Hz, les valeurs inférieures étant des infrasons et les supérieures des ultrasons
De 200 Hz à 20 000 Hz, les valeurs inférieures étant des infrasons et les supérieures des ultrasons
De 0 Hz à 20 000 Hz, les valeurs supérieures étant des infrasons et les inférieures des ultrasons
De 20 Hz à 20 000 Hz, les valeurs inférieures étant des infrasons et les supérieures des ultrasons

De 20 Hz à 20 000 Hz, les valeurs inférieures étant des infrasons et les supérieures des ultrasons

Explication

L’oreille humaine perçoit les fréquences comprises entre 20 Hz et 20 000 Hz ; en dessous se trouvent les infrasons et au-dessus, les ultrasons. La plage allant jusqu’à 2 000 Hz exclurait à tort une partie des fréquences audibles.

8. Lorsqu’un son devient plus aigu, comment évolue généralement la fréquence de son signal ?

Elle diminue, car une fréquence faible correspond à un son plus aigu
Elle reste identique, car la hauteur ne dépend pas de la fréquence
Elle devient nulle, car un son aigu ne possède pas de période
Elle augmente, car une fréquence élevée correspond à un son plus aigu

Elle augmente, car une fréquence élevée correspond à un son plus aigu

Explication

Une fréquence plus élevée est associée à un son plus aigu, tandis qu’une fréquence plus faible correspond à un son plus grave. Une fréquence inchangée n’expliquerait donc pas le changement de hauteur décrit.

9. Sur un enregistrement sonore, quel indice montre que le signal est périodique ?

Des motifs différents apparaissent à intervalles de temps égaux.
L’amplitude augmente progressivement sans répétition de la forme.
Un même motif se répète à l’identique à intervalles de temps égaux.
Un motif identique réapparaît après des intervalles de durée variable.

Un même motif se répète à l’identique à intervalles de temps égaux.

Explication

Un signal sonore est périodique lorsque son enregistrement présente la répétition du même motif à intervalles de temps égaux. Des motifs qui changent de forme ne témoignent pas d’une répétition identique.

10. Que se passe-t-il si une source sonore vibre dans le vide ?

Le son se propage sous forme de particules émises par la source.
Le son se propage à condition que la source vibre plus fortement.
Le son se propage plus vite, car il rencontre moins de particules.
Le son ne se propage pas, car il lui faut un milieu matériel.

Le son ne se propage pas, car il lui faut un milieu matériel.

Explication

La propagation sonore nécessite un milieu matériel, qui transmet la vibration de proche en proche. Une vibration plus forte ne remplace pas l’absence de matière dans le vide.

11. Pour un signal sonore périodique, que représente la période TT ?

Le nombre de motifs élémentaires en une seconde, exprimé en hertz
La durée de l’enregistrement complet, exprimée en secondes
L’intensité sonore d’un motif élémentaire, exprimée en décibels
La durée d’un motif élémentaire, exprimée en secondes

La durée d’un motif élémentaire, exprimée en secondes

Explication

La période TT est la durée d’un motif élémentaire et s’exprime en secondes. Le nombre de motifs produits en une seconde correspond à la fréquence, et non à la période.

12. Quel est le rôle d’une caisse de résonance dans la production sonore ?

Elle transforme la vibration en chaleur, ce qui réduit l’intensité sonore.
Elle transmet la vibration à l’air et l’amplifie, ce qui augmente l’intensité sonore.
Elle bloque la vibration de la source pour éviter sa transmission à l’air.
Elle modifie la fréquence de la vibration en ralentissant les particules d’air.

Elle transmet la vibration à l’air et l’amplifie, ce qui augmente l’intensité sonore.

Explication

La caisse de résonance sert d’intermédiaire entre la source vibrante et l’air et amplifie la vibration transmise, ce qui augmente l’intensité sonore. Un rôle d’atténuation confond cette amplification avec un amortissement.

13. Quelle caractéristique définit un phénomène périodique ?

Il se reproduit à l’identique à intervalles de temps égaux.
Il change de forme après chaque intervalle de temps égal.
Il revient à son état initial après des intervalles de durée variable.
Il augmente en intensité à intervalles de temps égaux.

Il se reproduit à l’identique à intervalles de temps égaux.

Explication

Un phénomène périodique se reproduit de manière identique après des intervalles de temps égaux. Un phénomène qui change de forme à chaque répétition ne satisfait pas cette définition.

14. Quelle valeur approche la vitesse du son dans l’air dans les conditions usuelles ?

Environ 34 m·s⁻¹, soit 122,4 km·h⁻¹
Environ 3 400 m·s⁻¹, soit 12 240 km·h⁻¹
Environ 340 m·s⁻¹, soit 1 224 km·h⁻¹
Environ 1 224 m·s⁻¹, soit 4 406 km·h⁻¹

Environ 340 m·s⁻¹, soit 1 224 km·h⁻¹

Explication

Dans les conditions usuelles, la vitesse du son dans l’air est approximativement de 340 m·s⁻¹, soit 1 224 km·h⁻¹. La valeur de 34 m·s⁻¹ est dix fois plus faible que l’estimation usuelle.

15. Comment une vibration sonore se transmet-elle dans un milieu matériel ?

La source transporte directement le son à travers le milieu sans mettre ses particules en mouvement.
Les particules de matière se déplacent toutes ensemble de la source jusqu’à l’auditeur.
Les particules de matière s’éloignent progressivement de la source sans revenir en arrière.
Les particules de matière effectuent un va-et-vient qui se transmet de proche en proche.

Les particules de matière effectuent un va-et-vient qui se transmet de proche en proche.

Explication

La vibration sonore correspond à un va-et-vient des particules, transmis de proche en proche dans le milieu. Les particules ne voyagent pas toutes ensemble de la source à l’auditeur.

16. Une personne doit rester exposée longtemps à un niveau sonore de 90 dB : quelle mesure est nécessaire ?

Réduire la fréquence du son, car le seuil concerne les sons aigus
Prolonger l’exposition par étapes, car le seuil concerne les sons brefs
Mesurer l’amplitude du signal, car le seuil est exprimé en watt par mètre carré
Se protéger, car l’exposition prolongée dépasse le seuil de 85 dB

Se protéger, car l’exposition prolongée dépasse le seuil de 85 dB

Explication

Une exposition prolongée à un niveau supérieur à 85 dB nécessite une protection ; 90 dB dépasse ce seuil. Le seuil est défini en niveau sonore et ne dépend pas du caractère aigu du son.

17. Avec quel appareil mesure-t-on, en décibels, le niveau d’intensité sonore perçu par l’oreille ?

Avec un chronomètre, qui indique le niveau d’intensité sonore en secondes
Avec un sonomètre, qui indique l’intensité sonore en watt par mètre carré
Avec un sonomètre, qui indique le niveau d’intensité sonore en décibels
Avec un fréquencemètre, qui indique le niveau d’intensité sonore en hertz

Avec un sonomètre, qui indique le niveau d’intensité sonore en décibels

Explication

Le niveau d’intensité sonore, qui traduit le niveau sonore perçu par l’oreille, se mesure en décibels avec un sonomètre. Le watt par mètre carré sert à exprimer l’intensité sonore, une grandeur distincte.

18. Si l’amplitude d’un signal sonore augmente, que peut-on conclure sur son intensité et l’unité de cette grandeur ?

L’intensité reste constante et s’exprime en hertz
L’intensité augmente et s’exprime en secondes
L’intensité diminue et s’exprime en décibels
L’intensité augmente et s’exprime en watt par mètre carré

L’intensité augmente et s’exprime en watt par mètre carré

Explication

Une amplitude plus élevée correspond à une intensité sonore plus grande, exprimée en watt par mètre carré. Le décibel est l’unité du niveau d’intensité sonore, et non de l’intensité elle-même.

19. Deux sons se propagent dans des conditions différentes : quels facteurs peuvent expliquer une différence de vitesse ?

La distance parcourue et l’intensité du signal
Le milieu de propagation et la température
La durée de l’enregistrement et la forme de l’onde
La fréquence du son et la taille de la source

Le milieu de propagation et la température

Explication

La vitesse du son dépend du milieu de propagation et de la température. La distance parcourue sert à calculer la vitesse, mais ne constitue pas l’un des facteurs de dépendance indiqués.

20. Un signal périodique a une période T=0,005 sT = 0{,}005\ \text{s} ; quelle est sa fréquence ?

5 Hz5\ \text{Hz}
200 Hz200\ \text{Hz}
0,005 Hz0{,}005\ \text{Hz}
50 Hz50\ \text{Hz}

$$200\ \text{Hz}$$

Explication

La fréquence est l’inverse de la période : f=1T=10,005 s=200 Hzf = \frac{1}{T} = \frac{1}{0{,}005\ \text{s}} = 200\ \text{Hz}. La valeur 0,005 Hz0{,}005\ \text{Hz} reprend la période au lieu de calculer son inverse.

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Comment un son est-il produit ?

Par la vibration d’un objet.

Quel est le rôle d’une caisse de résonance ?

Elle amplifie la vibration transmise et augmente l’intensité sonore du signal émis.

Entre quels éléments une caisse de résonance sert-elle d’intermédiaire ?

Entre la source vibrante et l’air.

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