QCM : Le son : hauteur et timbre (10 questions)

Questions et réponses du QCM

1. Comment le son se forme-t-il et comment se transmet-il dans un milieu matériel ?

Il naît d’une pression constante et reste localisé
Il naît d’une vibration et se propage de proche en proche
Il naît d’une lumière et se propage par faisceaux rectilignes
Il naît d’une chaleur et se propage par rayonnement

Il naît d’une vibration et se propage de proche en proche

Explication

Le son est produit par une vibration, puis cette perturbation se transmet successivement aux particules du milieu matériel. L’idée d’une propagation par lumière ou par rayonnement correspond à des phénomènes différents.

2. Une onde sonore parcourt une distance de 680 m680\ \mathrm{m} en 2,0 s2,0\ \mathrm{s}. Quelle est sa vitesse de propagation ?

678 m s−1678\ \mathrm{m\,s^{-1}}
0,0029 m s−10,0029\ \mathrm{m\,s^{-1}}
340 m s−1340\ \mathrm{m\,s^{-1}}
1360 m s−11360\ \mathrm{m\,s^{-1}}

$$340\ \mathrm{m\,s^{-1}}$$

Explication

La relation v=dΔtv = \frac{d}{\Delta t} donne ici v=6802,0=340 m s−1v = \frac{680}{2,0} = 340\ \mathrm{m\,s^{-1}}. Multiplier la distance par la durée ou soustraire ces grandeurs ne correspond pas à la définition de la vitesse.

3. Que représente la période d’un signal périodique ?

Le nombre de motifs produits en une seconde
L’amplitude maximale du signal
La vitesse de propagation du signal
La durée d’un motif élémentaire

La durée d’un motif élémentaire

Explication

La période TT correspond au temps nécessaire pour réaliser un motif élémentaire du signal. Le nombre de motifs par seconde définit la fréquence, et non la période.

4. Un signal périodique a une période de 0,020 s0,020\ \mathrm{s}. Quelle est sa fréquence ?

2,0 Hz2,0\ \mathrm{Hz}
20 Hz20\ \mathrm{Hz}
50 Hz50\ \mathrm{Hz}
0,050 Hz0,050\ \mathrm{Hz}

$$50\ \mathrm{Hz}$$

Explication

En utilisant f=1Tf = \frac{1}{T}, on obtient f=10,020=50 Hzf = \frac{1}{0,020} = 50\ \mathrm{Hz}. La valeur 0,050 Hz0,050\ \mathrm{Hz} correspond à la période exprimée en secondes, pas à la fréquence.

5. Que signifie la hauteur d’un son en acoustique ?

La fréquence qui détermine si le son est aigu ou grave
L’amplitude qui détermine si le son est fort ou faible
La durée du motif qui caractérise le signal
La forme du signal qui distingue deux instruments

La fréquence qui détermine si le son est aigu ou grave

Explication

La hauteur d’un son dépend de sa fréquence : une fréquence élevée correspond à un son aigu et une fréquence basse à un son grave. L’amplitude concerne plutôt l’intensité sonore, tandis que la forme du signal est liée au timbre.

6. Dans l’activité expérimentale, quelle caractéristique distingue le timbre de deux instruments produisant des sons de même fréquence ?

La vitesse de propagation dans l’air
La durée du motif élémentaire
L’amplitude maximale du signal
La forme de la courbe du signal

La forme de la courbe du signal

Explication

Le timbre permet de différencier des instruments qui jouent la même fréquence et dépend directement de la forme de la courbe du signal. La durée du motif et l’amplitude ne déterminent pas le timbre, tandis que la vitesse de propagation concerne la transmission du son.

7. Quel est le rôle de l’amplitude d’un signal dans la perception et les risques liés à un son ?

Elle fixe la vitesse de propagation du son dans l’air
Elle distingue les instruments selon la forme de leur motif
Elle détermine la hauteur du son et sa fréquence fondamentale
Elle influe sur la force du son et sur son intensité sonore

Elle influe sur la force du son et sur son intensité sonore

Explication

Une amplitude plus grande produit un son perçu comme plus fort et une intensité sonore plus élevée, ce qui peut accroître le risque de lésions auditives. La hauteur dépend plutôt de la fréquence, tandis que la forme du motif caractérise le timbre.

8. Quelle comparaison décrit correctement les infrasons et les ultrasons par rapport à l’intervalle audible humain ?

Les infrasons se situent entre 20 Hz et 20 000 Hz, tandis que les ultrasons correspondent aux sons audibles.
Les infrasons dépassent 20 000 Hz, tandis que les ultrasons ont une fréquence inférieure à 20 Hz.
Les infrasons ont une fréquence inférieure à 20 Hz, tandis que les ultrasons dépassent 20 000 Hz.
Les infrasons et les ultrasons appartiennent tous deux à l’intervalle audible, mais se distinguent par leur intensité.

Les infrasons ont une fréquence inférieure à 20 Hz, tandis que les ultrasons dépassent 20 000 Hz.

Explication

Les infrasons correspondent aux fréquences inférieures à 20 Hz, alors que les ultrasons dépassent 20 000 Hz, en dehors de l’intervalle audible. L’intervalle compris entre 20 Hz et 20 000 Hz désigne au contraire les fréquences audibles par l’être humain.

9. Pourquoi un son ne peut-il pas se propager dans le vide ?

Parce que sa propagation nécessite un milieu matériel transmettant les vibrations
Parce que sa fréquence devient nulle en l’absence de lumière
Parce que sa vitesse augmente jusqu’à dépasser toute mesure possible
Parce que sa source doit rester immobile pour produire une vibration

Parce que sa propagation nécessite un milieu matériel transmettant les vibrations

Explication

La propagation sonore repose sur la transmission de proche en proche d’une vibration entre les particules d’un milieu matériel. L’absence de matière dans le vide empêche cette transmission, tandis que la fréquence et la vitesse ne deviennent pas nulles pour cette raison.

10. Un élève observe que 8 motifs d’un signal périodique durent 24 ms24\ \mathrm{ms}. Quelle méthode permet de déterminer correctement sa fréquence ?

Utiliser directement f=124 msf=\frac{1}{24\ \mathrm{ms}} sans tenir compte des 8 motifs
Diviser 8 par 24 s24\ \mathrm{s}, puis interpréter le résultat comme une période
Calculer la période avec T=24 ms8T=\frac{24\ \mathrm{ms}}{8}, puis utiliser f=1Tf=\frac{1}{T}
Multiplier 24 ms24\ \mathrm{ms} par 8, puis utiliser f=1Tf=\frac{1}{T}

Calculer la période avec $$T=\frac{24\ \mathrm{ms}}{8}$$, puis utiliser $$f=\frac{1}{T}$$

Explication

Il faut d’abord diviser la durée totale par le nombre de motifs pour obtenir la période d’un motif, puis appliquer la relation f=1Tf=\frac{1}{T}. Utiliser directement la durée totale négligerait le fait que les 24 ms24\ \mathrm{ms} correspondent à 8 périodes.

Révisez avec les flashcards

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Comment naît le son et comment se propage-t-il ?

Le son naît d'une vibration et se propage de proche en proche dans un milieu matériel.

Quelle formule donne la vitesse de propagation du son ?

La vitesse vérifie v=dΔtv = \frac{d}{\Delta t} avec v en m.s⁻¹.

Qu'est-ce que la période T d'un signal périodique ?

La durée d’un motif élémentaire du signal.

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