QCM : Le son et ses caractéristiques (23 questions)

Questions et réponses du QCM

1. Comment le son est-il créé et comment se propage-t-il dans un milieu matériel ?

Il est créé par une source lumineuse et se transmet par rayonnement.
Il apparaît par échauffement de l’air et se transmet sous forme de courant.
Il est créé par la vibration d’un émetteur et se transmet de proche en proche.
Il est produit par la pression constante d’un objet et se transmet sans vibration.

Il est créé par la vibration d’un émetteur et se transmet de proche en proche.

Explication

La vibration d’un objet, appelé émetteur, crée le son, qui se propage ensuite de proche en proche dans un milieu matériel. La lumière peut se propager par rayonnement, mais ce mécanisme ne décrit pas la propagation du son.

2. Que se passe-t-il lorsqu’une onde sonore rencontre une région de vide ?

Elle ne peut pas s’y propager, car le vide ne fournit pas de milieu matériel.
Elle s’y propage plus vite, car le vide ne freine pas les vibrations.
Elle s’y transforme en onde lumineuse avant de poursuivre son trajet.
Elle s’y propage comme la lumière, sans nécessiter de milieu matériel.

Elle ne peut pas s’y propager, car le vide ne fournit pas de milieu matériel.

Explication

Le son ne se propage pas dans le vide, contrairement à la lumière, car il a besoin d’un milieu matériel. L’idée qu’il s’y propagerait comme la lumière confond ces deux phénomènes.

3. Comment classe-t-on un son de fréquence 15 Hz et un son de fréquence 25 000 Hz ?

Le premier est audible et le second est un infrason.
Le premier est un ultrason et le second un infrason.
Les deux sont audibles, car leurs fréquences sont mesurables.
Le premier est un infrason et le second un ultrason.

Le premier est un infrason et le second un ultrason.

Explication

Les infrasons ont une fréquence inférieure à 20 Hz, tandis que les ultrasons dépassent 20 000 Hz; le domaine audible se situe entre ces limites. Un son de 15 Hz n’est donc pas audible, contrairement à ce que suggère l’autre classification proposée.

4. Quel signal peut être qualifié de périodique ?

Un signal dont le même motif se répète à intervalles réguliers.
Un signal dont l’amplitude augmente sans jamais reproduire sa forme.
Un signal composé de motifs différents qui apparaissent sans régularité.
Un signal qui conserve une valeur constante au cours du temps.

Un signal dont le même motif se répète à intervalles réguliers.

Explication

Un signal périodique reproduit à l’identique le même motif à intervalles réguliers. Un signal dont l’amplitude augmente sans répéter sa forme ne satisfait pas cette définition.

5. Dans un signal périodique, que désigne la période ?

L’intervalle entre deux amplitudes différentes, exprimé en hertz.
La durée du motif élémentaire, exprimée en secondes.
Le nombre de motifs répétés en une seconde, exprimé en hertz.
La hauteur maximale du signal, exprimée en secondes.

La durée du motif élémentaire, exprimée en secondes.

Explication

La période correspond à la durée d’un motif élémentaire et s’exprime en secondes. Le nombre de répétitions par seconde désigne plutôt la fréquence, mesurée en hertz.

6. Un signal effectue 80 répétitions de son motif élémentaire en une seconde : quelle grandeur et quelle unité décrivent ce résultat ?

La période, exprimée en hertz.
La période, exprimée en secondes.
La fréquence, exprimée en hertz.
La fréquence, exprimée en secondes.

La fréquence, exprimée en hertz.

Explication

La fréquence compte les répétitions du motif élémentaire en une seconde et s’exprime en hertz; ici, elle vaut 80 Hz. La période est une durée exprimée en secondes, et non un nombre de répétitions par seconde.

7. Un signal périodique a une période de 0,02 s0,02\,\text{s} ; quelle est sa fréquence ?

20 Hz20\,\text{Hz}
0,05 Hz0,05\,\text{Hz}
200 Hz200\,\text{Hz}
50 Hz50\,\text{Hz}

$$50\,\text{Hz}$$

Explication

La fréquence est l’inverse de la période : f=1T=10,02=50 Hzf=\frac{1}{T}=\frac{1}{0,02}=50\,\text{Hz}. La valeur 0,05 Hz0,05\,\text{Hz} résulte d’une multiplication par la période plutôt que du calcul de son inverse.

8. Quelle différence permet de distinguer un son pur d’un son complexe ?

Le son pur se propage dans le vide, tandis que le son complexe nécessite de l’air.
Le son pur a un motif sinusoïdal, tandis que celui du son complexe ne l’est pas.
Le son pur a un motif non sinusoïdal, tandis que celui du son complexe l’est.
Le son pur a une fréquence variable, tandis que celle du son complexe reste fixe.

Le son pur a un motif sinusoïdal, tandis que celui du son complexe ne l’est pas.

Explication

Un son pur possède un motif élémentaire sinusoïdal, alors que le motif d’un son complexe ne l’est pas. L’inversion de ces deux formes est une confusion fréquente, mais elle attribue à chaque type de son la caractéristique de l’autre.

9. Deux instruments produisent des sons de même hauteur et de même intensité, mais leurs motifs élémentaires ont des formes différentes : quelle caractéristique cette différence traduit-elle ?

Leur domaine audible, fixé par la forme du motif élémentaire.
Leur timbre, caractérisé par la forme du motif élémentaire.
Leur période, caractérisée par la forme du motif élémentaire.
Leur propagation, déterminée par la forme du motif élémentaire.

Leur timbre, caractérisé par la forme du motif élémentaire.

Explication

La forme du motif élémentaire dépend de l’instrument et caractérise le timbre du son. La période correspond à la durée du motif, et non à sa forme.

10. Comment définit-on l’intensité sonore d’une onde ?

Comme l’énergie totale émise par la source pendant une seconde
Comme la surface traversée par l’onde par unité de puissance
Comme la puissance transportée par l’onde par unité de surface
Comme la fréquence de l’onde rapportée à la puissance de la source

Comme la puissance transportée par l’onde par unité de surface

Explication

L’intensité sonore mesure la puissance transportée par l’onde à travers une unité de surface et s’exprime en W·m⁻². L’énergie totale fournie par seconde caractérise plutôt la puissance de la source.

11. Pourquoi l’intensité sonore diminue-t-elle lorsqu’on s’éloigne d’une source ?

La fréquence de l’onde baisse à mesure qu’elle parcourt l’espace
La source fournit moins de puissance en fonction de la distance
La puissance se répartit sur une surface de plus en plus grande
La durée de propagation réduit progressivement l’énergie de l’onde

La puissance se répartit sur une surface de plus en plus grande

Explication

En s’éloignant de la source, l’onde répartit sa puissance sur une surface croissante, ce qui diminue la puissance reçue par unité de surface. La baisse d’intensité s’explique donc par cette répartition, et non par une baisse nécessaire de la puissance fournie par la source.

12. Deux sources identiques produisent chacune une intensité sonore II au même point ; quelle est leur intensité résultante ?

Un niveau en décibels égal à deux fois le niveau d’une source
II, car seule l’intensité de la source la plus forte est retenue
I2I^2, car les intensités sonores se multiplient
2I2I, car les intensités sonores des sources s’additionnent

$$2I$$, car les intensités sonores des sources s’additionnent

Explication

Les intensités sonores s’additionnent : deux sources de même intensité II donnent donc une intensité résultante de 2I2I. En revanche, les niveaux exprimés en décibels ne s’additionnent pas directement.

13. Que représente le niveau d’intensité sonore LL, et dans quelle unité s’exprime-t-il ?

L’intensité décrite sur une échelle logarithmique, exprimée en décibels
La surface traversée par l’onde, exprimée en mètres carrés
La puissance de la source décrite sur une échelle linéaire, exprimée en watts
La fréquence du son décrite sur une échelle logarithmique, exprimée en hertz

L’intensité décrite sur une échelle logarithmique, exprimée en décibels

Explication

Le niveau d’intensité sonore exprime l’intensité sur une échelle logarithmique et se mesure en décibels. Les watts mesurent une puissance, tandis que les hertz mesurent une fréquence.

14. Pour calculer le niveau sonore à partir de l’intensité II et de l’intensité de référence I0I_0, quelle relation faut-il utiliser ?

L=10(II0)L = 10\left(\frac{I}{I_0}\right)
L=10log⁡(I0I)L = 10\log\left(\frac{I_0}{I}\right)
L=log⁡(10II0)L = \log\left(10\frac{I}{I_0}\right)
L=10log⁡(II0)L = 10\log\left(\frac{I}{I_0}\right)

$$L = 10\log\left(\frac{I}{I_0}\right)$$

Explication

Le niveau sonore est donné par L=10log⁡(II0)L = 10\log\left(\frac{I}{I_0}\right), où II est l’intensité mesurée et I0I_0 l’intensité de référence. Inverser le rapport, comme dans une autre relation proposée, ne respecte pas la formule définissant le niveau sonore.

15. Quelle valeur faut-il utiliser pour l’intensité sonore de référence I0I_0 ?

1012 W⋅m−210^{12}\,\mathrm{W\cdot m^{-2}}
10−12 W⋅m−210^{-12}\,\mathrm{W\cdot m^{-2}}
10−12 W⋅m−110^{-12}\,\mathrm{W\cdot m^{-1}}
10−10 W⋅m−210^{-10}\,\mathrm{W\cdot m^{-2}}

$$10^{-12}\,\mathrm{W\cdot m^{-2}}$$

Explication

L’intensité sonore de référence vaut 10−12 W⋅m−210^{-12}\,\mathrm{W\cdot m^{-2}}. Une valeur exprimée en W·m⁻¹ a des unités incorrectes pour une intensité, qui est une puissance par unité de surface.

16. Quelle différence spectrale distingue un son pur d’un son composé ?

Le son pur présente plusieurs pics, tandis que le son composé en présente un seul
Les deux sons présentent plusieurs pics, mais avec des amplitudes identiques
Les deux sons présentent un seul pic, mais à des fréquences différentes
Le son pur présente un seul pic, tandis que le son composé en présente plusieurs

Le son pur présente un seul pic, tandis que le son composé en présente plusieurs

Explication

Un son pur comporte un seul pic dans son spectre, alors qu’un son composé en comporte plusieurs. Le nombre de pics, et non leur égalité d’amplitude, distingue ici les deux types de sons.

17. Dans le spectre d’un son composé, que désigne la fréquence du premier pic ?

La fréquence de référence, qui fixe le niveau sonore en décibels
La fréquence fondamentale, qui correspond à la hauteur de la note jouée
La fréquence moyenne des pics, qui détermine la puissance sonore
La fréquence la plus élevée, qui détermine le timbre de l’instrument

La fréquence fondamentale, qui correspond à la hauteur de la note jouée

Explication

La fréquence du premier pic est la fréquence fondamentale et correspond à la hauteur de la note jouée. La fréquence la plus élevée n’est pas la définition de la fondamentale et ne détermine pas à elle seule la hauteur.

18. Dans le spectre d’un son composé, comment les autres fréquences sont-elles liées à la fréquence fondamentale ?

Elles sont des multiples entiers de la fréquence fondamentale
Elles sont des multiples fractionnaires de la fréquence fondamentale
Elles sont des fractions fixes de la fréquence la plus élevée
Elles sont des sommes successives de fréquences aléatoires

Elles sont des multiples entiers de la fréquence fondamentale

Explication

Les autres fréquences d’un son composé sont des multiples entiers de sa fréquence fondamentale. Des multiples fractionnaires ne décrivent pas cette relation entre les pics du spectre.

19. Quels paramètres déterminent la fréquence fondamentale d’une corde vibrante ?

Sa masse totale, sa couleur et la forme de son point d’attache
Sa longueur, sa tension et sa masse par unité de longueur
Sa longueur, son volume et la densité de l’air ambiant
Sa tension, sa température et la fréquence du son extérieur

Sa longueur, sa tension et sa masse par unité de longueur

Explication

La fréquence fondamentale dépend de la longueur de la corde, de sa tension et de sa masse par unité de longueur. La densité de l’air ambiant ne figure pas parmi les caractéristiques de la corde qui la déterminent.

20. À tension et masse par unité de longueur données, quel changement de longueur tend à modifier la hauteur d’une note produite par une corde vibrante ?

Une variation de longueur modifie la tension et donc le volume sonore
Une variation de longueur modifie la propagation dans l’air et donc la durée
Une variation de longueur modifie la fréquence fondamentale et donc la hauteur
Une variation de longueur modifie la masse linéique et donc le timbre

Une variation de longueur modifie la fréquence fondamentale et donc la hauteur

Explication

La hauteur est reliée qualitativement à la fréquence fondamentale, laquelle dépend notamment de la longueur de la corde. La masse linéique est une caractéristique distincte et n’est pas modifiée par le simple changement de longueur posé dans la question.

21. Comment définit-on l’intervalle entre deux sons en acoustique musicale ?

Par le rapport de leurs durées d’émission
Par le rapport de leurs fréquences fondamentales
Par la différence de leurs amplitudes sonores
Par la différence de leurs fréquences en hertz

Par le rapport de leurs fréquences fondamentales

Explication

L’intervalle musical est défini par le rapport des fréquences fondamentales des deux sons. La différence de fréquences peut être mesurée, mais ce n’est pas la définition de l’intervalle.

22. Deux sons ont des fréquences fondamentales dans le rapport 2/12/1. Quel intervalle les sépare ?

Une gamme, avec une suite de notes réparties entre les deux sons
Un unisson, avec deux sons de même fréquence fondamentale
Une octave, avec la même note à deux hauteurs différentes
Une quinte, avec deux notes dont les fréquences sont dans le rapport 3/23/2

Une octave, avec la même note à deux hauteurs différentes

Explication

Le rapport de fréquences 2/12/1 correspond à une octave : les sons représentent la même note à deux hauteurs différentes. Une gamme est plutôt une suite finie de notes réparties sur une octave.

23. Quelle description caractérise une gamme musicale ?

Une succession de sons dont les amplitudes sont régulièrement espacées
Un rapport entre les fréquences fondamentales de deux sons
Une suite finie de notes réparties sur une octave
Deux sons de même note séparés par un rapport de fréquences 2/12/1

Une suite finie de notes réparties sur une octave

Explication

Une gamme est une suite finie de notes réparties sur une octave. Le rapport 2/12/1 caractérise l’octave entre deux sons, et non une gamme en tant que suite de notes.

Révisez avec les flashcards

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Comment le son est-il créé ?

Par la vibration d’un objet appelé émetteur.

Dans quel milieu matériel le son se propage-t-il ?

De proche en proche.

Le son peut-il se propager dans le vide ?

Non, il ne peut pas se propager dans le vide.

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