QCM : Ondes mécaniques et célérité — 17 questions

Explication

Une onde mécanique progressive propage une perturbation dans un milieu matériel élastique, qui retrouve son aspect initial après son passage. Elle ne se propage pas dans le vide et ne correspond pas à un transport durable de matière.

Explication

Dans $\Delta t=KD$, on obtient $K=\frac{\Delta t}{D}$ : K est donc le quotient du retard par la distance. Le quotient inverse $D/\Delta t$ correspondrait à une célérité, pas au coefficient de proportionnalité défini ici.

Explication

La fréquence $f$ compte les répétitions pendant une seconde et s’exprime en hertz. La durée séparant deux répétitions est la période, et non la fréquence.

Explication

Pour un aller-retour, la distance parcourue vérifie $d = \frac{vt}{2}$, car le trajet est compté deux fois. On en déduit $t = \frac{2d}{v}$ ; les expressions $d=vt$ et $t=\frac{d}{2v}$ correspondent à des relations erronées.

Explication

Entre M et M’, la durée séparant les arrivées vérifie $\tau=t'-t$ et la célérité vaut $v=\frac{MM'}{\tau}$. La célérité relie donc une distance parcourue à une durée et s’exprime en m·s⁻¹. La fréquence relie un nombre de répétitions à une seconde, et non une distance parcourue à une seconde. L’unité s·m⁻¹ n’est pas celle de la célérité.

Explication

Une perturbation est bien une modification ponctuelle d’une propriété du milieu, qui peut donc être locale. Elle ne correspond ni à une modification permanente de toutes les propriétés, ni nécessairement à un déplacement global, ni à une répétition périodique.

Explication

Les ultrasons sont des ondes mécaniques dont la fréquence dépasse 20 000 Hz, ce qui les distingue des infrasons. Une fréquence très faible caractérise les infrasons, et une onde mécanique nécessite un milieu matériel.

Explication

La relation entre période et fréquence est $T = \frac{1}{f}$, ce qui signifie qu’elles sont inversement liées. Ainsi, écrire $T=f$ ou $f=T$ est incorrect, et une augmentation de la fréquence entraîne une diminution de la période.

Explication

L’amplitude est l’élongation maximale par rapport à la position d’équilibre. Un écart à un instant donné correspond à l’élongation, tandis que la durée de répétition correspond à la période.

Explication

En soustrayant les temps $T_a=\frac{D}{C_n}$ et $T_b=\frac{D}{C_0}$, on obtient $\Delta t=D(\frac{1}{C_n}-\frac{1}{C_0})$. La différence des célérités et le signe positif devant $1/C_0$ ne correspondent pas à cette relation.

Explication

Un phénomène périodique se reproduit identiquement à lui-même à intervalles de temps égaux. Une répétition accompagnée d’une amplitude croissante ne conserve pas la même évolution, tandis qu’une propriété fixe sans répétition, des intervalles variables ou une apparition unique ne caractérisent pas un phénomène périodique.

Explication

La propagation d’une onde mécanique progressive transmet de l’énergie sans transporter de matière. Les particules du milieu peuvent être mises en mouvement localement, mais le milieu n’est pas transporté globalement avec l’onde.

Explication

Le retard entre deux arrivées est la différence $\Delta t=t_a-t_b$ ; il repose donc sur deux temps et constitue une grandeur temporelle. Une distance divisée par un temps définit une célérité, non un retard.

Explication

La relation fondamentale est $v=\frac{\lambda}{T}$, donc la période est au dénominateur. Elle se réarrange en $T=\frac{\lambda}{v}$ et en $\lambda= vT$, ce qui rend les expressions $T/\lambda$ et $v/T$ pour la longueur d’onde incorrectes.

Explication

La période $T$ est une durée entre deux répétitions successives et s’exprime en seconde. Le nombre de répétitions par seconde correspond à la fréquence, et non à la période.

Explication

Une proportionnalité entre $\Delta t$ et D est représentée par une droite passant par l’origine. Une droite avec une ordonnée à l’origine non nulle, une courbe ou une droite horizontale ne caractérise pas cette relation de proportionnalité.

Explication

La longueur d’onde est la plus petite distance séparant deux points du milieu qui vibrent en phase. Elle ne correspond pas à des points en opposition de phase, à une distance liée à une période temporelle, à des amplitudes maximales prises à des instants quelconques ou à des points immobiles pendant la propagation.