Flashcards : Ondes et propagation (69 cartes)

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1Question

Qu’est-ce qu’une onde ?

Réponse

La propagation d’une perturbation qui modifie réversiblement les propriétés physiques locales et transporte de l’énergie sans transporter de matière.

2Question

De quoi les ondes mécaniques ont-elles besoin pour se propager ?

Réponse

D’un milieu matériel élastique.

3Question

Où les ondes électromagnétiques peuvent-elles se propager ?

Réponse

Dans le vide.

4Question

Dans quelle direction les points du milieu se déplacent-ils dans une onde longitudinale ?

Réponse

Dans la direction de propagation.

5Question

Dans quelle direction les points du milieu se déplacent-ils dans une onde transversale ?

Réponse

Perpendiculairement à la direction de propagation.

6Question

Dans quelles conditions la célérité reste-t-elle constante dans un milieu donné ?

Réponse

Dans des conditions données.

7Question

De quoi dépend la célérité d’une onde dans un milieu donné ?

Réponse

Des propriétés du milieu de propagation, et non de la manière dont la source a engendré l’onde.

8Question

Quelle relation définit la célérité d’une onde entre deux positions ?

Réponse

c=x−x0t−t0=dΔtc=\frac{x-x_0}{t-t_0}=\frac{d}{\Delta t}

9Question

Quel effet une rigidité accrue a-t-elle généralement sur la célérité d’une onde mécanique ?

Réponse

Elle augmente généralement la célérité.

10Question

Quelle forme décrit une onde progressive se propageant vers les x croissants ?

Réponse

e(x,t)=f(x−ct)e(x,t)=f(x-ct)

11Question

Quelle forme décrit une onde progressive se propageant vers les x décroissants ?

Réponse

e(x,t)=f(x+ct)e(x,t)=f(x+ct)

12Question

Qu’est-ce que la longueur d’onde λ\lambda ?

Réponse

La plus petite distance entre deux points dans le même état vibratoire.

13Question

Quelle relation relie la longueur d’onde, la célérité et la période ?

Réponse

λ=cT\lambda=cT

14Question

Quelle est l’expression de la vibration sinusoïdale au point d’abscisse xx ?

Réponse

ψ(x,t)=Acos⁡(ω(t−xc))=Acos⁡(ωt−kx)\psi(x,t)=A\cos\left(\omega\left(t-\frac{x}{c}\right)\right)=A\cos(\omega t-kx)

15Question

Quelle expression décrit une onde progressive sinusoïdale vers les x croissants ?

Réponse

ψ(x,t)=Acos⁡(ωt−kx)\psi(x,t)=A\cos(\omega t-kx)

16Question

Quelle expression décrit une onde régressive sinusoïdale ?

Réponse

ψ(x,t)=Acos⁡(ωt+kx)\psi(x,t)=A\cos(\omega t+kx)

17Question

Dans un milieu dispersif, de quoi dépend la célérité ?

Réponse

De la fréquence.

18Question

Quelle formule donne la vitesse de phase ?

Réponse

vφ=ωkv_{\varphi}=\frac{\omega}{k}

19Question

Quelle est l’équation de d’Alembert à une dimension ?

Réponse

∂2ψ∂x2=1c2∂2ψ∂t2\frac{\partial^2\psi}{\partial x^2}=\frac{1}{c^2}\frac{\partial^2\psi}{\partial t^2}

20Question

Quelle est la forme tridimensionnelle de l’équation de d’Alembert ?

Réponse

Δψ=1c2∂2ψ∂t2\Delta\psi=\frac{1}{c^2}\frac{\partial^2\psi}{\partial t^2}

21Question

Quel rôle joue le couplage des équations de Maxwell dans le vide sans charge ni courant ?

Réponse

Il est à l’origine de la propagation du champ électromagnétique.

22Question

Quelle équation d’onde vérifie le champ électrique dans le vide ?

Réponse

ΔE=μ0ε0∂2E∂t2\Delta E=\mu_0\varepsilon_0\frac{\partial^2 E}{\partial t^2}

23Question

Quelle relation relie la célérité électromagnétique aux constantes du vide ?

Réponse

c=1μ0ε0c=\frac{1}{\sqrt{\mu_0\varepsilon_0}}

24Question

Quelles composantes longitudinales sont nulles dans une onde électromagnétique se propageant selon zz ?

Réponse

EzE_z et BzB_z sont nulles.

25Question

Quand une onde sinusoïdale est-elle polarisée rectilignement ?

Réponse

Lorsque ses composantes ont des phases égales ou décalées de π\pi.

26Question

Que décrit l’extrémité du champ électrique si ses composantes sont déphasées de π/2\pi/2 ?

Réponse

Une ellipse.

27Question

Que représente le vecteur de Poynting ?

Réponse

Le flux d’énergie du champ électromagnétique au travers d’une surface.

28Question

Quelle est l’expression du vecteur de Poynting ?

Réponse

π=E×Bμ0\mathbf{\pi}=\frac{\mathbf{E}\times\mathbf{B}}{\mu_0}

29Question

Pourquoi les ondes acoustiques sont-elles longitudinales dans un fluide parfait ?

Réponse

Les ondes transversales ne peuvent pas s’y propager.

30Question

Comment définit-on la surpression acoustique pp à partir de PP et P0P_0 ?

Réponse

p=P−P0p=P-P_0.

31Question

Que signifie une surpression acoustique positive ?

Réponse

Elle correspond à une compression.

32Question

Quelle formule donne la célérité du son dans un fluide parfait en fonction de ρ0\rho_0 et χS\chi_S ?

Réponse

c=1ρ0χSc=\frac{1}{\sqrt{\rho_0\chi_S}}.

33Question

Comment définit-on l’impédance acoustique ZZ à partir de pp, SS et vv ?

Réponse

Z=pSvZ=\frac{p}{Sv}.

34Question

Que produit généralement une discontinuité d’impédance en incidence normale ?

Réponse

Une onde réfléchie et une onde transmise.

35Question

Quel est le coefficient de réflexion en pression entre deux milieux d’impédances Z1Z_1 et Z2Z_2 ?

Réponse

r=Z2−Z1Z2+Z1r=\frac{Z_2-Z_1}{Z_2+Z_1}

36Question

Quelle est la réflexion acoustique à l’interface air-muscle ?

Réponse

99,9 %.

37Question

Que représente l’intensité acoustique ?

Réponse

Le module du vecteur de flux acoustique.

38Question

Comment un bateau peut-il gagner une énergie potentielle mgHmgH au passage d’une onde ?

Réponse

En s’élevant d’une hauteur HH tout en restant à la même abscisse.

39Question

Quelles dimensions une onde peut-elle avoir pour sa propagation ?

Réponse

Une, deux ou trois dimensions.

40Question

Qu’est-ce qu’une surface d’ondes ?

Réponse

L’ensemble des points qui présentent une déformation égale.

41Question

Quelle est la célérité du son dans l’air à 15 °C et 1 bar ?

Réponse

340 m·s⁻¹.

42Question

Quelles célérités électromagnétiques observe-t-on dans le vide et un câble coaxial ?

Réponse

3·10⁸ m·s⁻¹ dans le vide et 2·10⁸ m·s⁻¹ dans un câble coaxial.

43Question

Comment la tension influence-t-elle la célérité sur une corde tendue ?

Réponse

Une tension plus grande augmente la célérité.

44Question

Quelle relation définit l’indice de réfraction d’un milieu ?

Réponse

n=cvidecn=\frac{c_{\mathrm{vide}}}{c}

45Question

Comment écrire une propagation dans les deux sens comme somme de profils ?

Réponse

e(x,t)=f(x−ct)+g(x+ct)e(x,t)=f(x-ct)+g(x+ct)

46Question

Quelle forme caractérise une onde stationnaire lorsque x et t se séparent ?

Réponse

e(x,t)=f(x)g(t)e(x,t)=f(x)g(t)

47Question

Comment se répète la perturbation d’une onde périodique ?

Réponse

Elle se répète identiquement au cours du temps.

48Question

Dans un milieu non dispersif, comment la célérité c varie-t-elle ?

Réponse

Elle est constante.

49Question

Que décrit la relation de dispersion ω(k) ?

Réponse

La dépendance de la pulsation ω envers le nombre d’onde k dans un milieu dispersif.

50Question

Que représente généralement la vitesse de groupe d’une onde ?

Réponse

La vitesse de propagation de l’énergie transportée par l’onde.

51Question

À quelle vitesse se déplace l’enveloppe d’un battement entre deux ondes de fréquences voisines ?

Réponse

À la vitesse de groupe.

52Question

De quelles variables dépend le champ à symétrie sphérique ?

Réponse

Du temps et de la distance rr au centre.

53Question

Quelle expression décrit le champ à symétrie sphérique ?

Réponse

ψ(r,t)=1r[f(t−rc)+g(t+rc)]\psi(r,t)=\frac{1}{r}\left[f\left(t-\frac{r}{c}\right)+g\left(t+\frac{r}{c}\right)\right]

54Question

Quelle célérité caractérise les ondes dans une ligne électrique ?

Réponse

c=1LCc=\frac{1}{\sqrt{LC}}

55Question

Quelle est la solution générale de ExE_x pour une propagation selon zz ?

Réponse

Ex=f(t−z/c)+g(t+z/c)E_x=f(t-z/c)+g(t+z/c)

56Question

Comment sont orientés EE et BB dans une onde plane électromagnétique dans le vide ?

Réponse

Ils sont perpendiculaires entre eux et à la direction de propagation.

57Question

Quelle orientation forment EE, BB et la propagation dans une onde plane dans le vide ?

Réponse

Ils forment un trièdre direct.

58Question

Quelle relation vectorielle relie BB, la propagation u\mathbf{u} et EE dans le vide ?

Réponse

B=1c u×EB=\frac{1}{c}\,\mathbf{u}\times E

59Question

Quelle polarisation résulte de composantes déphasées de π/2\pi/2 et d’amplitudes égales ?

Réponse

Une polarisation circulaire.

60Question

À quoi correspond l’impédance du vide pour une onde plane ?

Réponse

Au rapport entre les amplitudes des champs électrique et magnétique, soit Z=μ0E/B=μ0cZ=\mu_0E/B=\mu_0c.

61Question

Quelle est la valeur de l’impédance du vide ?

Réponse

376 Ω.

62Question

Quelle relation donne l’intensité d’une onde électromagnétique plane ?

Réponse

I=E2μ0c=cB2μ0I=\frac{E^2}{\mu_0c}=\frac{cB^2}{\mu_0}

63Question

Quelle équation relie le déplacement particulaire ψ\psi et la surpression pp dans un fluide parfait ?

Réponse

∂2ψ∂t2+1ρ0∂p∂x=0\frac{\partial^2\psi}{\partial t^2}+\frac{1}{\rho_0}\frac{\partial p}{\partial x}=0.

64Question

Quelle formule donne la célérité du son dans un gaz parfait en fonction de γ\gamma, P0P_0 et ρ0\rho_0 ?

Réponse

c=γP0ρ0c=\sqrt{\frac{\gamma P_0}{\rho_0}}.

65Question

Quelle équation de propagation vérifie la surpression acoustique dans un fluide parfait ?

Réponse

Δp=1c2∂2p∂t2\Delta p=\frac{1}{c^2}\frac{\partial^2p}{\partial t^2}.

66Question

Que signifie un coefficient de réflexion acoustique négatif ?

Réponse

L’onde réfléchie est en opposition de phase avec l’onde incidente.

67Question

Quelle est l’expression du coefficient énergétique de réflexion en incidence normale ?

Réponse

R=(Z2−Z1Z2+Z1)2\mathcal{R}=\left(\frac{Z_2-Z_1}{Z_2+Z_1}\right)^2

68Question

Quelle est l’intensité minimale audible ?

Réponse

10−12 W⋅m−210^{-12}\ \mathrm{W\cdot m^{-2}}

69Question

À l’interface graisse-muscle, quel pourcentage de l’onde acoustique est transmis ?

Réponse

98,9 %.

Teste-toi avec le QCM

Teste tes connaissances avec un QCM de 28 questions sur Ondes et propagation.

1. Une impulsion se propage sur un bassin : un bouchon oscille et reçoit de l’énergie, mais ne dérive pas avec l’impulsion. Quelle description caractérise cette onde ?

2. Une équipe doit transmettre un signal dans le vide spatial et un autre le long d’une corde tendue. Quel classement des deux ondes est correct ?

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