QCM : Ondes et acoustique (47 questions)

Questions et réponses du QCM

1. Un télémètre envoie une onde vers un obstacle et reçoit son écho. Quelle mesure lui permet de déterminer la distance à l’obstacle ?

La durée de déplacement de l’obstacle après l’émission
La durée de propagation de l’onde dans un seul sens
La durée entre deux émissions successives de l’onde
La durée entre l’émission et la réception de l’onde réfléchie

La durée entre l’émission et la réception de l’onde réfléchie

Explication

Le dispositif détecte l’onde réfléchie et mesure le temps écoulé entre son émission et sa réception. Le temps entre deux émissions concerne la répétition du signal, le trajet dans un seul sens ne couvre pas l’aller-retour, et le déplacement de l’obstacle n’est pas la mesure recherchée.

2. Une impulsion sonore se propage dans l’air et atteint un récepteur. Qu’est-ce qui est transporté avec l’onde ?

Le récepteur lui-même, avec la perturbation sonore
De la matière, sans transport d’énergie avec l’onde
De l’énergie, sans transport de matière avec l’onde
De l’énergie et de la matière transportées ensemble

De l’énergie, sans transport de matière avec l’onde

Explication

Une onde est la propagation d’une perturbation qui transporte de l’énergie sans transporter de matière. L’idée d’un transport de matière confond le mouvement local du milieu avec le déplacement global de matière; le récepteur, lui, ne se propage pas avec l’onde.

3. Une onde parcourt 24 m en 6 s. Quelle est sa célérité ?

4 m/s
6 m/s
144 m/s
0,25 m/s

4 m/s

Explication

La célérité est le rapport de la distance parcourue à la durée du parcours : v=246=4 m/sv=\frac{24}{6}=4\,\text{m/s}. Inverser le rapport donne 0,25 m/s, multiplier donne 144 m/s, et la célérité décrit la propagation de l’onde, non le déplacement de matière.

4. Un phénomène périodique a une période de 0,02 s. Quelle est sa fréquence ?

0,02 s
50 Hz
0,02 Hz
0,5 Hz

50 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 0,02 reprend la période au lieu de l’inverser, tandis que 0,5 ne correspond pas au calcul de l’inverse.

5. À un instant donné, deux points d’une onde ont exactement le même état. Quelle distance entre deux points identiques, la plus courte, définit la longueur d’onde ?

La durée séparant deux états identiques de l’onde
La plus courte distance séparant deux points identiques de l’onde
La distance parcourue par l’onde pendant une demi-période
La distance parcourue par l’onde pendant deux périodes

La plus courte distance séparant deux points identiques de l’onde

Explication

La longueur d’onde est la plus courte distance entre deux points identiques de l’onde à un même instant; elle correspond aussi à la distance parcourue pendant une période. Une demi-période ou deux périodes donnent d’autres distances, et une durée est une grandeur temporelle.

6. Une onde a une longueur d’onde de 0,8 m et une période de 0,2 s. Quelle est sa célérité ?

0,16 m/s
1,25 m/s
0,25 m/s
4 m/s

4 m/s

Explication

La relation est v=λTv=\frac{\lambda}{T}, donc v=0,80,2=4 m/sv=\frac{0,8}{0,2}=4\,\text{m/s}. La multiplication donne 0,16, le rapport inversé donne 0,25, et 1,25 résulte d’un calcul qui ne divise pas la longueur d’onde par la période.

7. Une onde se propage le long d’un ressort et les spires oscillent parallèlement à la direction de propagation. De quel type d’onde s’agit-il ?

Une onde longitudinale
Une onde sphérique
Une onde stationnaire
Une onde transversale

Une onde longitudinale

Explication

Dans une onde longitudinale, les points du milieu se déplacent localement dans la direction de propagation. Une onde transversale implique un déplacement perpendiculaire, tandis que « sphérique » décrit une géométrie et « stationnaire » une autre caractéristique de l’onde.

8. À un instant donné, comment caractérise-t-on une surface d’onde ?

L’ensemble des points à leur amplitude maximale
L’ensemble des points ayant la même vitesse de propagation
L’ensemble des trajectoires des points du milieu
L’ensemble des points dans le même état vibratoire

L’ensemble des points dans le même état vibratoire

Explication

Une surface d’onde rassemble, à un instant donné, les points dans le même état vibratoire ; la grandeur caractérisant l’onde y a donc la même valeur. L’amplitude maximale n’est qu’un état particulier, et une surface d’onde n’est ni une trajectoire ni une définition de vitesse.

9. Une onde plane se propage dans une direction donnée, et sa valeur varie à la fois avec la position et avec le temps. Comment la classe-t-on ?

Une onde sphérique progressive
Une onde plane progressive
Une onde stationnaire plane
Une onde plane sans propagation

Une onde plane progressive

Explication

Une onde plane progressive se propage dans une direction et dépend conjointement de l’espace et du temps. La séparation des variables correspond à une onde sans propagation ; une dépendance radiale caractérise plutôt une onde sphérique.

10. Un signal émis en O se propage sans déformation ni atténuation vers les x positifs à la vitesse v. Quelle expression donne le signal observé à la position x au temps t ?

u(x,t)=f(t−x/v)u(x,t)=f(t-x/v)
u(x,t)=f(t−x)u(x,t)=f(t-x)
u(x,t)=f(t+x/v)u(x,t)=f(t+x/v)
u(x,t)=f(t−v/x)u(x,t)=f(t-v/x)

$$u(x,t)=f(t-x/v)$$

Explication

Pour une propagation vers les x positifs, le signal à la position x est celui émis en O retardé de x/vx/v, d’où u(x,t)=f(t−x/v)u(x,t)=f(t-x/v). Le signe plus correspond à la propagation vers les x négatifs, tandis que les autres expressions omettent ou inversent le facteur de vitesse.

11. Une onde plane sinusoïdale se propage vers les x positifs avec une amplitude a, une pulsation ω\omega et une vitesse v. Quelle expression décrit son oscillation ?

ψ(x,t)=acos⁡(ω(t+x/v))\psi(x,t)=a\cos\left(\omega(t+x/v)\right)
ψ(x,t)=acos⁡(ωt)\psi(x,t)=a\cos(\omega t)
ψ(x,t)=acos⁡(2π(t−x/v))\psi(x,t)=a\cos\left(2\pi(t-x/v)\right)
ψ(x,t)=acos⁡(ω(t−x/v))\psi(x,t)=a\cos\left(\omega(t-x/v)\right)

$$\psi(x,t)=a\cos\left(\omega(t-x/v)\right)$$

Explication

Pour une onde plane progressive sinusoïdale se propageant vers les x positifs, la phase dépend de t−x/vt-x/v et l’expression est ψ(x,t)=acos⁡(ω(t−x/v))\psi(x,t)=a\cos\left(\omega(t-x/v)\right). Le signe plus indique le sens opposé, l’absence de x supprime la propagation, et le facteur 2π2\pi ne remplace pas la pulsation ω\omega.

12. Une onde a une longueur d’onde λ=0,50 m\lambda=0{,}50\,\text{m}. Quelle est la norme de son vecteur d’onde ?

π/4 rad⋅m−1\pi/4\,\text{rad·m}^{-1}
4π rad⋅m−14\pi\,\text{rad·m}^{-1}
2π rad⋅m−12\pi\,\text{rad·m}^{-1}
0,50 rad⋅m−10{,}50\,\text{rad·m}^{-1}

$$4\pi\,\text{rad·m}^{-1}$$

Explication

La norme vérifie k=2πλk=\frac{2\pi}{\lambda} ; avec λ=0,50 m\lambda=0{,}50\,\text{m}, on obtient k=2π0,50=4π rad⋅m−1k=\frac{2\pi}{0{,}50}=4\pi\,\text{rad·m}^{-1}. 2π2\pi omet la division par la longueur d’onde, 0,500{,}50 confond k avec λ, et π/4\pi/4 résulte d’une inversion erronée.

13. Dans une onde sphérique, deux points sont situés à la même distance r de la source, mais dans des directions différentes. De quoi dépend la grandeur physique propagée ?

De la seule coordonnée x
Du seul temps t
De la direction angulaire
De la coordonnée radiale r

De la coordonnée radiale r

Explication

Pour une onde sphérique, la grandeur physique propagée ne dépend que de la coordonnée radiale r ; deux points à même distance de la source ont donc la même valeur. Une dépendance angulaire ou selon un axe cartésien n’est pas la définition de cette géométrie.

14. Deux oscillateurs de même nature ont des amplitudes respectives de 3 cm et de 6 cm. Comment leurs énergies se comparent-elles ?

L’énergie du second est huit fois celle du premier.
L’énergie du second est la moitié de celle du premier.
L’énergie du second est quatre fois celle du premier.
L’énergie du second est deux fois celle du premier.

L’énergie du second est quatre fois celle du premier.

Explication

L’énergie étant proportionnelle au carré de l’amplitude, doubler l’amplitude multiplie l’énergie par 22=42^2=4. Le rapport simple des amplitudes conduit à deux fois, son inverse à la moitié, et une puissance trois ne correspond pas à la loi donnée.

15. Quelle grandeur décrit l’intensité d’une onde en un point ?

La puissance moyenne transférée par unité de surface parallèle à la propagation.
La puissance totale transférée pendant une durée donnée, sans rapport à une surface.
L’amplitude de vibration transférée par unité de surface perpendiculaire à la propagation.
La puissance moyenne transférée par unité de surface perpendiculaire à la propagation.

La puissance moyenne transférée par unité de surface perpendiculaire à la propagation.

Explication

L’intensité est la puissance moyenne transférée par unité de surface orientée perpendiculairement à la propagation. La puissance totale omet le rapport à la surface, une surface parallèle a une orientation erronée, et l’amplitude n’est pas une puissance.

16. Une source émet une onde sphérique de puissance constante. Si un capteur passe de 2 m à 4 m de la source, comment varie l’intensité reçue ?

Elle reste constante.
Elle est multipliée par quatre.
Elle est divisée par quatre.
Elle est divisée par deux.

Elle est divisée par quatre.

Explication

Pour une source sphérique, I(r)=P04πr2I(r)=\frac{P_0}{4\pi r^2} : doubler la distance divise l’intensité par 22=42^2=4. Une variation inverse simple oublie le carré, une hausse inverse le sens de la dépendance, et l’intensité ne reste pas constante.

17. Une onde transporte une puissance moyenne de 12 W à travers une surface perpendiculaire de 3 m². Quelle est son intensité moyenne ?

12 W/m²
4 W/m²
0,25 W/m²
36 W/m²

4 W/m²

Explication

L’intensité moyenne est I=PmoySI=\frac{P_{\mathrm{moy}}}{S} ; ainsi, 12/3=4 W/m212/3=4\ \mathrm{W/m^2}. Multiplier donne 36, reprendre la puissance seule néglige la surface, et inverser le rapport donne 0,25.

18. Un appareil mesure un son de fréquence 18 kHz. Dans quelle catégorie se situe-t-il ?

Dans les sons audibles.
Dans les infrasons.
Dans les ultrasons.
Hors des trois catégories définies.

Dans les sons audibles.

Explication

Les fréquences audibles vont de 20 Hz à 20 kHz : 18 kHz appartient donc à cette plage. Les infrasons sont sous 20 Hz, les ultrasons dépassent 20 kHz, et 18 kHz n’est pas hors des catégories.

19. Lorsqu’une source sonore fait vibrer l’air, quel mécanisme permet au son de se propager ?

Les tranches d’air se déplacent ensemble de la source au récepteur en transportant le son.
Des crêtes et des creux se transmettent perpendiculairement au déplacement des tranches d’air sous forme d’onde transversale.
Une tranche d’air comprimée se déplace jusqu’au récepteur sans transmettre la perturbation aux tranches voisines.
Des compressions et dilatations se transmettent de tranche d’air en tranche d’air sous forme d’onde longitudinale.

Des compressions et dilatations se transmettent de tranche d’air en tranche d’air sous forme d’onde longitudinale.

Explication

Le son est produit par des compressions et des dilatations de l’air, puis la perturbation se transmet de tranche en tranche comme une onde longitudinale. Une onde transversale inverse l’orientation, tandis que les deux autres réponses confondent propagation de la perturbation et transport global de l’air.

20. Un signal sonore périodique enregistré n’a pas une forme sinusoïdale. Comment le caractériser ?

Ce n’est pas un son, car il n’est pas sinusoïdal.
C’est un son pur périodique.
C’est un son complexe périodique.
C’est un son complexe non périodique.

C’est un son complexe périodique.

Explication

Un son pur suit une fonction sinusoïdale, tandis qu’un son complexe n’est pas sinusoïdal et peut être périodique ou non. La périodicité ne rend donc pas le signal pur, et un son complexe périodique reste bien un son.

21. À 1 000 Hz, quelle pression acoustique correspond au seuil d’audition et sert de pression de référence auditive ?

20 Pa
2×10−52 \times 10^{-5} Pa
2×10−42 \times 10^{-4} Pa
10510^{5} Pa

$$2 \times 10^{-5}$$ Pa

Explication

À 1 000 Hz, le seuil d’audition correspond à la pression de référence auditive de 2×10−52 \times 10^{-5} Pa. La valeur de 20 Pa est le seuil de douleur, 2×10−42 \times 10^{-4} Pa modifie l’exposant et 10510^{5} Pa est de l’ordre de la pression atmosphérique.

22. Un son produit une pression acoustique p=10p0p=10p_0. Quel est son niveau de pression acoustique, défini par Lp=20log⁡10(pp0)L_p=20\log_{10}\left(\frac{p}{p_0}\right) ?

−20 dB
10 dB
20 dB
9 dB

20 dB

Explication

Le rapport vaut 10, donc Lp=20log⁡10(10)=20L_p=20\log_{10}(10)=20 dB. Le résultat de 10 dB emploie le facteur de la formule de puissance, −20 dB inverse le rapport et 9 dB ne correspond pas à son logarithme décimal.

23. Une onde acoustique exerce une pression pp sur une surface SS dans l’air. Quelle relation permet de calculer sa puissance acoustique à partir de la masse volumique ρ0\rho_0 et de la célérité cc ?

P=p2Sρ0cP=\frac{p^2S\rho_0}{c}
P=p2cρ0SP=\frac{p^2c}{\rho_0S}
P=p2Sρ0cP=\frac{p^2S}{\rho_0c}
P=pSρ0cP=\frac{pS}{\rho_0c}

$$P=\frac{p^2S}{\rho_0c}$$

Explication

La puissance acoustique est donnée par P=p2Sρ0cP=\frac{p^2S}{\rho_0c} : la pression est élevée au carré, la surface multiplie le numérateur et ρ0c\rho_0c constitue le dénominateur. Les autres expressions omettent ce carré, déplacent les facteurs ou inversent les rôles de la surface et de la célérité.

24. Un appareil fournit une puissance acoustique P=100P0P=100P_0. Quel niveau sonore en puissance obtient-on avec Lw=10log⁡10(PP0)L_w=10\log_{10}\left(\frac{P}{P_0}\right) ?

10 dB
−20 dB
40 dB
20 dB

20 dB

Explication

Le rapport P/P0P/P_0 vaut 100, et 10log⁡10(100)=10×2=2010\log_{10}(100)=10\times2=20 dB. 40 dB vient du facteur 20, 10 dB correspond à un rapport de 10 et −20 dB résulte de l’inversion du rapport.

25. Deux sources sonores sont superposées et fournissent des puissances P1P_1 et P2P_2. Quelle méthode détermine leur niveau sonore total ?

Calculer la moyenne des deux niveaux sonores individuels
Additionner les pressions acoustiques, puis calculer leur niveau
Additionner directement les niveaux sonores individuels
Additionner les puissances, puis calculer 10log⁡10(P1+P2P0)10\log_{10}\left(\frac{P_1+P_2}{P_0}\right)

Additionner les puissances, puis calculer $$10\log_{10}\left(\frac{P_1+P_2}{P_0}\right)$$

Explication

Lors d’une superposition, les puissances s’additionnent avant le calcul logarithmique : le niveau total est 10log⁡10(P1+P2P0)10\log_{10}\left(\frac{P_1+P_2}{P_0}\right). Additionner ou moyenner directement les niveaux confond la combinaison logarithmique avec une opération arithmétique; additionner les pressions applique une autre grandeur que celle visée par cette relation.

26. Dans un point de mesure, l’intensité sonore vaut I=1000I0I=1000I_0. Quel niveau sonore en intensité correspond à LI=10log⁡10(II0)L_I=10\log_{10}\left(\frac{I}{I_0}\right) ?

−30 dB
30 dB
60 dB
20 dB

30 dB

Explication

Le rapport d’intensité vaut 1000, donc LI=10log⁡10(1000)=10×3=30L_I=10\log_{10}(1000)=10\times3=30 dB. 60 dB utilise le facteur 20, 20 dB correspond à un rapport de 100 et −30 dB provient de l’inversion du rapport.

27. Un avion vole à 600 m/s alors que la vitesse du son est de 300 m/s. Quel est son nombre de Mach ?

0,5
300
2
900

2

Explication

Le nombre de Mach est le rapport de la vitesse de l’avion à celle du son : 600/300=2600/300=2. La valeur 0,5 inverse le rapport, tandis que 300 et 900 proviennent respectivement d’une soustraction et d’une addition.

28. Un avion vole à Mach 3,4. Dans quelle catégorie de vitesse se trouve-t-il ?

Supersonique
Transsonique
Subsonique
Hypersonique

Supersonique

Explication

Mach 3,4 appartient à l’intervalle supersonique, compris entre 1,2 et 5. La catégorie transsonique correspond à Mach 0,8–1,2, l’hypersonique dépasse Mach 5 et la catégorie subsonique est sous Mach 0,8.

29. Lorsqu’un avion atteint une vitesse transsonique, quel phénomène explique les bangs entendus au sol ?

Les ondes s’accumulent près du nez et créent une dépression
Les ondes s’écartent derrière l’avion et forment un cône de choc
Les ondes se propagent autour de l’avion plus vite que lui
Les ondes rattrapées s’accumulent près du nez et créent une surpression

Les ondes rattrapées s’accumulent près du nez et créent une surpression

Explication

En régime transsonique, l’avion rattrape ses ondes sonores, qui s’accumulent près du nez et forment une zone de surpression à l’origine des bangs au sol. Le cône arrière caractérise le régime supersonique, la propagation plus rapide que l’avion le régime subsonique, et une dépression inverse le phénomène.

30. Deux sources cohérentes ont des intensités I1I_1 et I2I_2. Quelle conclusion s’applique à leur superposition ?

La relation I=I1+I2I=I_1+I_2 s’applique et aucune interférence n’apparaît
Les ondes ne se superposent pas et leur intensité reste nulle
La relation I=I1+I2I=I_1+I_2 n’est pas vérifiée et des interférences apparaissent
Les intensités sont égales et les interférences disparaissent

La relation $$I=I_1+I_2$$ n’est pas vérifiée et des interférences apparaissent

Explication

Pour des sources cohérentes, la somme des intensités ne décrit pas la superposition et des interférences apparaissent. La relation I=I1+I2I=I_1+I_2 concerne les sources incohérentes ; la cohérence n’impose ni intensités égales ni absence de superposition.

31. Quel phénomène peut produire des franges alternativement sombres et brillantes lorsque deux ondes se rencontrent ?

La formation d’une onde stationnaire par deux ondes opposées
La superposition de deux ondes de même fréquence et de même nature
La déviation d’une onde qui traverse une ouverture
Le renvoi d’une onde par une surface de séparation

La superposition de deux ondes de même fréquence et de même nature

Explication

L’interférence est la superposition de deux ondes de même fréquence et de même nature, susceptible de produire des franges alternativement sombres et brillantes. La diffraction concerne la déviation par une ouverture, la réflexion le renvoi sur une surface, et l’onde stationnaire n’est pas la définition générale de l’interférence.

32. Dans une expérience d’interférences, que désigne une frange d’interférences dans le plan d’observation ?

Un point où l’amplitude des vibrations est nulle
Une surface entière où l’intensité est égale
L’intersection d’une surface d’égale intensité avec le plan d’observation
La distance séparant deux motifs successifs de même nature

L’intersection d’une surface d’égale intensité avec le plan d’observation

Explication

Une frange est l’intersection d’une surface d’égale intensité avec le plan d’observation. La surface entière, l’interfrange et un point d’amplitude nulle désignent d’autres éléments.

33. Sur un écran, deux franges brillantes voisines sont repérées. Quelle grandeur mesure la distance qui les sépare ?

La distance entre deux franges successives de nature différente
L’interfrange, distance entre deux franges successives de même nature
La largeur d’une frange, mesurée entre ses deux bords
L’ordre d’interférence, associé à la position d’une frange

L’interfrange, distance entre deux franges successives de même nature

Explication

L’interfrange est la distance séparant deux franges successives de même nature dans le plan d’observation. La largeur d’une frange et l’ordre d’interférence ne définissent pas cette distance.

34. Deux vibrations se superposent dans une même direction et leurs fréquences sont légèrement différentes. Quel phénomène peut en résulter ?

Une réflexion à une extrémité
Une onde stationnaire
Un battement
Une diffraction

Un battement

Explication

Le battement résulte de la superposition de deux vibrations de même direction et de pulsations voisines. Une onde stationnaire associe une onde incidente et une onde réfléchie, tandis que diffraction et réflexion décrivent d’autres phénomènes.

35. Deux vibrations ont des fréquences de 120 Hz120\,\text{Hz} et 116 Hz116\,\text{Hz}. Quelle est leur fréquence modulée de battement ?

4 Hz4\,\text{Hz}
2 Hz2\,\text{Hz}
58 Hz58\,\text{Hz}
118 Hz118\,\text{Hz}

$$2\,\text{Hz}$$

Explication

La fréquence modulée vaut la moitié de la différence des fréquences : fmoduleˊe=(120−116)/2=2 Hzf_{\text{modulée}}=(120-116)/2=2\,\text{Hz}. L’écart entier oublie le facteur deux, la moyenne donne la fréquence moyenne, et la moitié de la fréquence basse ne suit pas la relation.

36. Une impulsion arrive sur une extrémité fixe sans perte d’énergie. Comment se propage l’onde réfléchie par rapport à l’onde incidente ?

En sens opposé, avec une célérité différente et la même amplitude
Dans le même sens, avec la même célérité et la même amplitude
En sens opposé, avec la même célérité et une amplitude différente
En sens opposé, avec la même célérité et la même amplitude

En sens opposé, avec la même célérité et la même amplitude

Explication

À une extrémité fixe, l’onde réfléchie repart en sens opposé et conserve la célérité de l’onde incidente ; sans perte d’énergie, son amplitude est aussi identique. Le sens identique, une célérité différente ou une amplitude différente contredisent ces propriétés.

37. Une onde incidente se réfléchit sur une extrémité fixe. Quel déphasage distingue l’onde réfléchie de l’onde incidente ?

00 radian
π2\frac{\pi}{2} radian
π\pi radian
2π2\pi radians

$$\pi$$ radian

Explication

La réflexion à une extrémité fixe met l’onde réfléchie en opposition de phase avec l’onde incidente, soit un déphasage de π\pi radian. La phase identique caractérise l’extrémité libre ; un quart ou un cycle complet ne convient pas.

38. Dans un dispositif où une onde incidente rencontre une frontière et revient dans le milieu, que faut-il superposer pour obtenir une onde stationnaire ?

L’onde incidente et une onde diffractée
L’onde incidente seule
L’onde incidente et l’onde réfléchie
L’onde incidente et l’onde transmise

L’onde incidente et l’onde réfléchie

Explication

Une onde stationnaire résulte de la superposition de l’onde incidente et de l’onde réfléchie. Une onde transmise ou diffractée n’est pas l’onde réfléchie requise, et l’onde incidente seule ne forme pas cette superposition.

39. Dans un milieu tridimensionnel, une onde traverse une interface et change de direction tout en poursuivant sa propagation dans le second milieu. Quel phénomène décrit ce changement de direction ?

L’absorption
La réflexion
La diffraction
La réfraction

La réfraction

Explication

La réfraction est le changement de direction associé à la transmission d’une onde en milieu bidimensionnel ou tridimensionnel. La réflexion renvoie l’onde dans le milieu incident, la diffraction modifie la propagation au voisinage d’un obstacle ou d’une ouverture, et l’absorption concerne une perte d’énergie.

40. Une onde passe d’un milieu où sa célérité est v1=3v_1=3 à un milieu où elle est v2=6v_2=6. En utilisant les coefficients d’amplitude, quelles sont les valeurs de rr et de tt ?

r=12r=\frac{1}{2} et t=32t=\frac{3}{2}
r=13r=\frac{1}{3} et t=23t=\frac{2}{3}
r=13r=\frac{1}{3} et t=43t=\frac{4}{3}
r=−13r=-\frac{1}{3} et t=23t=\frac{2}{3}

$$r=\frac{1}{3}$$ et $$t=\frac{4}{3}$$

Explication

Les formules donnent r=6−36+3=13r=\frac{6-3}{6+3}=\frac{1}{3} et t=2×63+6=43t=\frac{2\times6}{3+6}=\frac{4}{3}. La valeur négative de rr inverse l’ordre des célérités, tandis que les propositions avec t=23t=\frac{2}{3} omettent le facteur 2.

41. Une interface sans absorption reçoit une intensité Ii=20I_i=20 unités et transmet It=15I_t=15 unités. Quelle intensité est réfléchie ?

0,75 unité
0,25 unité
35 unités
5 unités

5 unités

Explication

Sans absorption, R+T=1R+T=1, donc les intensités réfléchie et transmise totalisent l’intensité incidente : Ir=20−15=5I_r=20-15=5 unités. La valeur 0,25 correspond au coefficient de réflexion, 0,75 au coefficient de transmission, et 35 résulte d’une addition incorrecte.

42. Un rayon passe d’un milieu d’indice n1=1n_1=1 à un milieu d’indice n2=2n_2=2. Si son angle d’incidence vérifie sin⁡θi=0,8\sin\theta_i=0{,}8, quelle est la valeur de sin⁡θt\sin\theta_t ?

0,8
1,6
0,4
0,2

0,4

Explication

La loi de Snell-Descartes donne n1sin⁡θi=n2sin⁡θtn_1\sin\theta_i=n_2\sin\theta_t, donc sin⁡θt=1×0,82=0,4\sin\theta_t=\frac{1\times0{,}8}{2}=0{,}4. La valeur 1,6 inverse le rapport des indices, 0,8 omet la division par n2n_2, et 0,2 introduit une division supplémentaire.

43. Un système stable et peu amorti reçoit une excitation sinusoïdale dont la fréquence est proche de sa fréquence propre. Quel phénomène peut alors se produire ?

Une disparition des oscillations du système
Une forte amplification de l’excitation
Un déplacement de la fréquence propre vers zéro
Une forte diminution de l’excitation

Une forte amplification de l’excitation

Explication

La résonance correspond à une forte amplification d’une excitation sinusoïdale lorsque sa fréquence est voisine de la fréquence propre d’un système stable peu amorti. L’amortissement réduit les oscillations, tandis qu’une oscillation libre n’est pas l’excitation sinusoïdale imposée décrite ici.

44. Une corde élastique est fixée à ses deux extrémités et entre en vibration. Quelle configuration peut caractériser ses ondes stationnaires transversales ?

Des nœuds aux deux extrémités
Des nœuds à une extrémité et un ventre à l’autre
Des ventres répartis sans contrainte aux extrémités
Des ventres aux deux extrémités

Des nœuds aux deux extrémités

Explication

Les extrémités fixes d’une corde imposent des nœuds, et la corde peut établir des ondes stationnaires transversales. Des ventres aux extrémités contredisent cette condition, et les ondes considérées sont transversales plutôt que longitudinales.

45. Lorsqu’un obstacle perturbe une onde et dévie sa propagation par rapport au trajet rectiligne prévu en optique géométrique, de quel phénomène s’agit-il ?

L’absorption
La diffraction
La réfraction
La réflexion

La diffraction

Explication

La diffraction désigne la perturbation de la propagation d’une onde par un obstacle ou un écran, qui s’écarte alors de la propagation rectiligne prévue par l’optique géométrique. La réflexion renvoie une onde, la réfraction modifie sa direction lors d’un changement de milieu et l’absorption atténue l’onde.

46. Une onde de longueur d’onde de 8 cm rencontre un obstacle large de 2 cm. Quelle approche convient pour décrire sa propagation ?

Tenir compte d’une diffraction significative
Décrire principalement une réflexion de l’onde
Traiter l’obstacle comme une ouverture diffractante
Négliger la diffraction et utiliser l’optique géométrique

Tenir compte d’une diffraction significative

Explication

La diffraction est significative lorsque la dimension de l’obstacle est comparable à la longueur d’onde ou inférieure à celle-ci ; ici, 2 cm est inférieur à 8 cm. Négliger la diffraction correspond au cas où l’obstacle est grand par rapport à la longueur d’onde, tandis que réflexion et ouverture désignent d’autres phénomènes ou configurations.

47. Une onde rencontre le bord d’un obstacle et atteint une région située derrière celui-ci, à l’abri de l’onde incidente. Quelle caractéristique possède l’onde qui apparaît dans cette zone d’ombre ?

Elle semble provenir du bord après réflexion vers la source
Elle semble provenir de la source et garde la longueur d’onde incidente
Elle semble provenir du bord et adopte la longueur de l’obstacle
Elle semble provenir du bord et garde la longueur d’onde incidente

Elle semble provenir du bord et garde la longueur d’onde incidente

Explication

La diffraction au bord crée une onde dans la zone d’ombre ; elle semble provenir du bord et conserve la longueur d’onde de l’onde incidente. L’onde ne prend pas la longueur de l’obstacle et la situation ne décrit ni une absence d’onde ni une réflexion vers la source.

Révisez avec les flashcards

Mémorisez les réponses avec 92 flashcards sur Ondes et acoustique.

Comment un dispositif de détection détermine-t-il la durée du trajet d’une onde ?

Il mesure le temps entre l’émission de l’onde et la réception de son écho.

Qu’est-ce qu’une onde ?

La propagation d’une perturbation qui transporte de l’énergie sans transporter de matière.

Comment calcule-t-on la célérité d’une onde ?

En divisant la distance parcourue par la durée du parcours.

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Consultez la fiche de révision complète sur Ondes et acoustique.

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