QCM : Ondes et signaux sonores — 18 questions

Explication

La célérité est le quotient de la distance parcourue par la durée du trajet, soit $v=\frac{d}{\Delta t}$. La durée ne se divise pas par la distance, car cela ne correspond pas à une vitesse.

Explication

La distance totale parcourue vaut $2x$, car le signal effectue l’aller puis le retour ; la célérité est donc $v=\frac{2x}{\Delta t}$. Utiliser $x$ seul sous-estimerait la distance réellement parcourue.

Explication

Le dispositif utilise un émetteur, deux récepteurs et un système d’acquisition pour mesurer le retard entre les deux signaux reçus. Un simple instrument de mesure de distance ou de température ne permet pas de déterminer directement ce retard.

Explication

La hauteur sonore est la perception associée à la fréquence : une fréquence élevée correspond à un son plus aigu. Le timbre dépend plutôt de la forme du signal et sert à différencier des instruments.

Explication

Le timbre permet de distinguer des instruments qui jouent une même note et dépend de la forme du motif du signal. La hauteur concerne la fréquence et explique qu’un son soit plus aigu ou plus grave, pas la différence entre instruments jouant la même note.

Explication

La période $T$ est la plus petite durée nécessaire pour retrouver exactement le même motif. Le nombre de répétitions par seconde correspond à la fréquence, et non à la période.

Explication

La fréquence indique le nombre de périodes ou de motifs élémentaires par seconde et s’exprime en hertz. La période mesure au contraire la durée d’une répétition et s’exprime en seconde.

Explication

La relation $f=\frac{1}{T}$ donne ici $f=\frac{1}{0{,}005}=200\ \mathrm{Hz}$. La valeur $0{,}005\ \mathrm{Hz}$ correspondrait à une inversion incorrecte de la relation entre période et fréquence.

Explication

La période correspond à une seule oscillation ; il faut donc diviser la durée couvrant plusieurs périodes par leur nombre. Considérer les 25 ms comme une période confond la durée totale mesurée avec la durée d’un cycle.

Explication

Une période de 20 ms correspond à une fréquence de 50 Hz, puisque la fréquence est l’inverse de la période exprimée en secondes. La valeur 20 Hz reprend la valeur numérique de la période sans effectuer cette conversion et cette inversion.

Explication

La notation scientifique utilise un nombre compris entre 1 et 10 multiplié par une puissance de dix ; 352 m s’écrit donc $3{,}52 \times 10^{2}\,\mathrm{m}$. Les autres écritures peuvent représenter la même longueur, mais leur coefficient n’est pas compris entre 1 et 10.

Explication

Le préfixe nano correspond à $10^{-9}$ et le préfixe pico à $10^{-12}$ par rapport au mètre. Intervertir ces deux puissances constitue la confusion la plus courante entre ces préfixes.

Explication

Un son est produit par la vibration d’un objet, puis transmis par les vibrations successives des molécules d’un milieu matériel. La lumière ou la chaleur ne décrivent pas le mécanisme de propagation acoustique présenté ici.

Explication

La célérité du son indiquée vaut environ 340 m/s, une unité de vitesse. Le hertz mesure une fréquence et ne convient donc pas pour exprimer une célérité.

Explication

Le niveau sonore se mesure à l’aide d’un sonomètre et s’exprime en décibels. Le wattmètre et les watts par mètre carré concernent plutôt l’intensité sonore.

Explication

Le niveau sonore ne double pas nécessairement lorsque deux instruments jouent ensemble. Cette évolution est à distinguer de l’intensité sonore, présentée dans le cours comme doublant dans cette situation.

Explication

En convertissant $10\ \text{ms}$ en $0{,}010\ \text{s}$, on obtient $f = \frac{1}{0{,}010} = 100\ \text{Hz}$. La valeur 10 ms désigne la période, et non la fréquence.

Explication

Pour la guitare, la hauteur du son est mise en relation avec sa fréquence. L’amplification concerne plutôt le volume sonore, ce qui correspond à une autre caractéristique.