QCM : Généralités sur les ondes — 14 questions

Explication

Une onde est une perturbation qui se propage et transporte de l’énergie sans transport moyen de matière. Elle ne se réduit ni à une grandeur présente au repos ni à une perturbation immobile, et elle n’exige pas un transport global de matière.

Explication

Un signal physique est une grandeur nulle au repos et qui apparaît avec la perturbation. Dans les ronds dans l’eau, il correspond au déplacement vertical de la surface. Le phénomène de propagation correspond à l’onde, tandis que le signal n’implique pas nécessairement un transport de matière et n’est pas présent avant la perturbation.

Explication

Une onde transversale est définie par une perturbation perpendiculaire à la propagation. Une onde longitudinale présente au contraire une perturbation dans la direction de propagation, tandis que les compressions successives sont une représentation des ondes longitudinales.

Explication

Les ondes sonores sont longitudinales et les ondes électromagnétiques sont purement transversales. Parmi les ondes sismiques de volume, les ondes P sont longitudinales et les ondes S transversales ; les ondes P ne se propagent donc pas par des oscillations transversales et les ondes sismiques de volume ne sont pas toutes longitudinales.

Explication

Une surpression acoustique est un signal physique qui se transmet de proche en proche, tandis que la perturbation s’éloigne successivement de la source. La propagation décrit bien son déplacement spatial ; elle ne correspond pas à une apparition simultanée en tout point.

Explication

La vitesse est le rapport entre la distance parcourue et la durée, soit $v = \frac{d}{t}$. À durée constante, une distance plus grande augmente la vitesse calculée ; une durée plus longue à distance identique la réduit. Élever la durée au carré ou maintenir la vitesse inchangée ne convient donc pas.

Explication

Pour une même onde, la célérité vérifie $c = \frac{\lambda}{T}$. Une période plus grande à longueur d’onde constante diminue donc la célérité ; la période décrit la répétition temporelle du signal, et non la propagation spatiale, tandis que le produit n’est pas la relation correcte.

Explication

Le retard vérifie $\tau = \frac{d}{c}$ : il augmente avec la distance et diminue lorsque la célérité augmente. La célérité décrit le déplacement du signal, distinct du mouvement propre des points du milieu ; le retard ne correspond donc pas à cette vitesse.

Explication

La célérité est la vitesse de déplacement du signal dans le milieu. Elle se distingue du mouvement propre des points du milieu, et ne désigne ni la vitesse de la source ni celle d’un point matériel particulier.

Explication

Un signal sinusoïdal source s’écrit $s_0(t)=A\sin(\omega t)=A\sin\left(\frac{2\pi t}{T}\right)$. L’amplitude est constante dans cette écriture, tandis que la période décrit la répétition temporelle.

Explication

Les relations fondamentales sont $f=\frac{1}{T}$ et $\omega=\frac{2\pi}{T}$. Ainsi, la pulsation vaut $2\pi f$ et la période est l’inverse de la fréquence. Pour un signal sinusoïdal, l’amplitude $A$ est distincte de la période, donc $T=A$ est incorrect.

Explication

La longueur d’onde est la distance parcourue par l’onde pendant une période et vérifie $\lambda=cT$. Elle augmente donc avec la célérité ou avec la période ; elle ne correspond pas à la durée du mouvement périodique d’un point de la corde.

Explication

L’intervalle des fréquences audibles par l’être humain est compris entre 20 Hz et 20 kHz, avec $20\,\text{Hz}<f<20\,\text{kHz}$. Une fréquence de 10 Hz est trop basse et une fréquence de 25 kHz trop élevée.

Explication

Des signaux en phase présentent la même évolution temporelle et évoluent ensemble. En opposition de phase, le second est l’opposé du premier à chaque instant, ce qui s’écrit $s_4(t)=-s_3(t)$.