QCM : Ondes mécaniques et interférences (18 questions)

Question 1

1. Dans une expérience, un technicien envoie une onde dans un échantillon et enregistre la réaction du matériau. Quel principe décrit cette chaîne de mesure ?

Observer la propagation de l’onde sans étudier le milieu

Suivre le déplacement de matière provoqué par l’onde

Analyser la réponse du milieu matériel à une excitation

Mesurer la seule excitation avant son interaction avec le milieu

Explication

Une chaîne de mesure étudie un milieu matériel en analysant sa réponse à une excitation, qui peut être produite par des ondes. Mesurer l’excitation seule, ignorer le milieu ou suivre un déplacement de matière ne décrit pas ce principe.

Answer

Analyser la réponse du milieu matériel à une excitation

Question 2

2. Un appareil délivre une puissance constante de $40\,\text{W}$ pendant $3\,\text{min}$ . Quelle énergie fournit-il ?

120\,\text{J}

7\,200\,\text{J}

200\,\text{J}

13{,}3\,\text{J}

Explication

L’énergie est le produit de la puissance par le temps : $E=P\times t$ . Après conversion, $3\,\text{min}=180\,\text{s}$ , donc $E=40\times180=7\,200\,\text{J}$ ; $120\,\text{J}$ omet la conversion, tandis que les autres résultats proviennent d’une division ou d’une conversion erronée.

Answer

$$7\,200\,\text{J}$$

Question 3

3. Une perturbation se propage dans un milieu, lui transmet de l’énergie, mais ne transporte pas de matière avec elle. Comment la caractériser ?

Un transport matériel qui déplace le milieu avec l’énergie

Une onde, c’est-à-dire une perturbation propagée sans transport de matière

Une vibration locale qui ne se propage pas dans le milieu

Un objet mobile qui emporte de la matière et de l’énergie

Explication

Une onde est une vibration ou une perturbation qui se propage en transportant de l’énergie sans déplacement de matière. Le transport matériel emporte de la matière, et une vibration qui ne se propage pas ne répond pas à cette définition.

Answer

Une onde, c’est-à-dire une perturbation propagée sans transport de matière

Question 4

4. Une vague passe sous un bouchon flottant : celui-ci monte puis redescend, tandis que la vague poursuit sa route. Que montre cette observation ?

La vague transporte de l’énergie sans transporter le bouchon avec l’eau

Le retour du bouchon montre qu’aucune énergie n’a été transférée

La vague entraîne le bouchon et la matière sur toute sa trajectoire

La vague transporte l’eau, mais laisse l’énergie au point de départ

Explication

Le bouchon est soulevé puis revient sans être emporté avec la vague : l’exemple illustre un transport d’énergie sans transport de matière. L’oscillation ne signifie pas que le bouchon est transporté, et son retour n’annule pas le transfert d’énergie.

Answer

La vague transporte de l’énergie sans transporter le bouchon avec l’eau

Question 5

5. Une onde se propage depuis une étoile jusqu’à la Terre à travers le vide interstellaire. De quelle famille doit-elle relever pour pouvoir parcourir ce trajet ?

Des ondes acoustiques

Des ondes électromagnétiques

Des ondes mécaniques

Des ondes sismiques

Explication

Les ondes électromagnétiques peuvent se propager dans le vide, contrairement aux ondes mécaniques qui ont besoin d’un milieu matériel. Les ondes acoustiques et sismiques sont des ondes mécaniques et ne peuvent donc pas expliquer ce trajet dans le vide.

Answer

Des ondes électromagnétiques

Question 6

6. Une onde électromagnétique se propage dans le vide sur une distance de 600 000 km. Environ combien de temps met-elle à parcourir cette distance ?

2 000 secondes

2 secondes

20 secondes

0,5 seconde

Explication

Dans le vide, la vitesse est d’environ 300 000 km/s ; le temps vaut donc $600\,000 / 300\,000 = 2$ secondes. La valeur de 0,5 seconde inverse le calcul, tandis que 20 secondes et 2 000 secondes découlent d’une erreur d’unité ou de conversion.

Answer

2 secondes

Question 7

7. Sur une corde, une onde se propage vers la droite tandis que chaque point de la corde se déplace de haut en bas. Comment classer cette onde ?

Comme une onde sonore

Comme une onde longitudinale

Comme une onde stationnaire

Comme une onde transversale

Explication

Le déplacement vertical de la corde est perpendiculaire à la propagation horizontale : l’onde est transversale. Une onde longitudinale présente un déplacement parallèle à la propagation ; les deux autres termes ne décrivent pas cette relation d’orientation.

Answer

Comme une onde transversale

Question 8

8. Dans un tube d’air, les molécules se déplacent d’avant en arrière dans la même direction que la propagation de l’onde sonore. Quelle est la classification de cette onde ?

Une onde transversale

Une onde électromagnétique

Une onde de matière

Une onde longitudinale

Explication

Une onde est longitudinale lorsque la déformation du milieu est parallèle à sa direction de propagation, comme dans ce tube d’air. La classification transversale correspond à une déformation perpendiculaire ; les deux autres choix désignent des familles d’ondes et non cette orientation.

Answer

Une onde longitudinale

Question 9

9. Un scorpion des sables détecte les premières vibrations produites par un insecte en mouvement. Quel indice lui permet d’en déterminer la direction ?

Les ondes longitudinales interceptées par ses huit pattes écartées en cercle

Le délai entre les ondes transversales et les ondes longitudinales

La vitesse des ondes transversales reçues par ses huit pattes

Les ondes transversales interceptées par ses huit pattes écartées en cercle

Explication

Les huit pattes écartées en cercle interceptent les ondes longitudinales, ce qui permet au scorpion de déterminer la direction de l’insecte. Les ondes transversales et le délai entre les deux arrivées servent à estimer la distance, tandis que la vitesse transversale n’indique pas à elle seule la direction.

Answer

Les ondes longitudinales interceptées par ses huit pattes écartées en cercle

Question 10

10. Un scorpion reçoit d’abord les ondes longitudinales d’un insecte, puis les ondes transversales, plus lentes. Quelle information utilise-t-il pour estimer la distance qui le sépare de l’insecte ?

La vitesse des ondes longitudinales comparée à celle des ondes transversales

L’arrivée des ondes longitudinales après celle des ondes transversales

La direction indiquée par les ondes longitudinales interceptées par ses pattes

Le délai entre l’arrivée des ondes longitudinales et celle des ondes transversales

Explication

Les ondes transversales, plus lentes, arrivent après les ondes longitudinales ; le scorpion analyse le délai entre leurs arrivées pour déterminer la distance. La direction est liée aux ondes longitudinales, et celles-ci arrivent avant les ondes transversales.

Answer

Le délai entre l’arrivée des ondes longitudinales et celle des ondes transversales

Question 11

11. Sur une corde portant une onde sinusoïdale, quelle distance correspond à la longueur d’onde ?

La distance entre deux crêtes successives

La distance entre une crête et le creux voisin

Le déplacement maximal d’un élément de la corde

Le temps séparant deux passages successifs d’une crête

Explication

La longueur d’onde est la période spatiale : c’est la distance entre deux éléments successifs qui se comportent de façon identique, comme deux crêtes successives. Le temps entre deux passages relève de la période temporelle, la distance crête-creux relie des états opposés, et le déplacement maximal est l’amplitude.

Answer

La distance entre deux crêtes successives

Question 12

12. Un élément d’une corde oscille périodiquement sous l’effet d’une onde. Quelle durée désigne sa période d’oscillation ?

Le déplacement maximal de l’élément de la corde

Le temps nécessaire pour atteindre le déplacement opposé

La distance séparant deux crêtes successives

Le temps nécessaire pour compléter une oscillation

Explication

La période d’oscillation est le temps mis par un élément pour compléter une oscillation. La distance entre crêtes est une longueur d’onde, atteindre le déplacement opposé correspond à une demi-oscillation, et le déplacement maximal est l’amplitude.

Answer

Le temps nécessaire pour compléter une oscillation

Question 13

13. Une onde parcourt une distance égale à une longueur d’onde pendant une période d’oscillation. Si sa longueur d’onde vaut 1,5 m et sa période 0,5 s, quelle est sa vitesse de propagation ?

2 Hz

0,33 m/s

0,75 m/s

3 m/s

Explication

La vitesse est le rapport de la longueur d’onde sur la période : $v=1{,}5/0{,}5=3$ m/s. La valeur 0,33 m/s inverse le rapport, 2 Hz correspond à l’inverse de la période et 0,75 m/s résulte d’une multiplication.

Answer

Sous forme d’énergie cinétique et d’énergie potentielle

Answer

Leurs déplacements s’additionnent pendant le chevauchement, puis elles poursuivent leur propagation sans altération mutuelle

Answer

Leur différence de phase

Answer

Une perturbation de la pression de l’air

Answer

Non, car aucun milieu matériel ne transmet la perturbation

Question 14

14. Lorsqu’une onde se propage le long d’une corde tendue, sous quelles formes l’énergie est-elle transportée ?

Sous forme d’énergie cinétique seulement

Sous forme d’énergie électrique et d’énergie magnétique

Sous forme d’énergie cinétique et d’énergie potentielle

Sous forme d’énergie cinétique et d’énergie thermique

Explication

Dans une corde tendue, l’onde transporte à la fois de l’énergie cinétique et de l’énergie potentielle. L’énergie électromagnétique concerne une autre description, l’énergie cinétique seule omet l’énergie potentielle, et l’énergie thermique n’est pas la forme indiquée.

Question 15

15. Deux impulsions se chevauchent sur une corde, puis continuent leur déplacement après leur rencontre. Que prévoit le principe de superposition ?

Leurs déplacements s’additionnent pendant le chevauchement, puis elles poursuivent leur propagation sans altération mutuelle

Elles repartent dans la direction opposée après avoir échangé leur énergie

Elles s’annulent définitivement au point de rencontre et restent fusionnées ensuite

Leur forme change durablement avant qu’elles ne poursuivent leur propagation

Explication

La superposition additionne algébriquement les effets des ondes pendant leur chevauchement, sans modifier leur forme ni leur direction de propagation. Une annulation permanente, une déformation durable ou un renversement de direction ne découle pas de ce principe.

Question 16

16. Deux ondes sinusoïdales se propagent dans la même direction et ont la même longueur d’onde ainsi que la même amplitude. Quelle caractéristique détermine leur onde résultante ?

Leur différence de phase

La valeur commune de leur amplitude

Une différence de longueur d’onde

Une différence de direction de propagation

Explication

Pour deux ondes sinusoïdales de même longueur d’onde, de même amplitude et de même direction, la résultante dépend de leur différence de phase. L’amplitude commune ne remplace pas ce paramètre, tandis que les deux autres caractéristiques mentionnées sont identiques dans la situation.

Question 17

17. Lorsqu’un son traverse de l’air immobile, quelle perturbation se déplace et constitue l’onde sonore ?

Une perturbation de la pression de l’air

Un déplacement global de l’air dans la pièce

Une variation de la densité de l’air sans variation de pression

Une perturbation électromagnétique se propageant dans l’air

Explication

Une onde sonore est une perturbation de la pression de l’air qui se déplace. Le déplacement global de l’air confond propagation et transport de matière, la densité seule omet la perturbation de pression, et la perturbation électromagnétique désigne une autre catégorie d’onde.

Question 18

18. Une source sonore est placée dans une enceinte où l’air a été retiré, laissant le vide : le son peut-il se propager jusqu’à un détecteur situé dans l’enceinte ?

Non, car aucun milieu matériel ne transmet la perturbation

Oui, car le vide constitue un milieu matériel de propagation

Oui, car la source transmet directement sa vibration au détecteur

Oui, car le son se propage comme la lumière dans le vide

Explication

La propagation du son nécessite un milieu matériel, tel que l’air, l’eau ou les roches. L’analogie avec la lumière confond les ondes sonores avec les ondes électromagnétiques, la présence de la source ne remplace pas un milieu de transmission, et le vide n’est pas un milieu matériel.

QCM : Ondes mécaniques et interférences (18 questions)

Questions et réponses du QCM

1. Dans une expérience, un technicien envoie une onde dans un échantillon et enregistre la réaction du matériau. Quel principe décrit cette chaîne de mesure ?

2. Un appareil délivre une puissance constante de $40\,\text{W}$ pendant $3\,\text{min}$ . Quelle énergie fournit-il ?

3. Une perturbation se propage dans un milieu, lui transmet de l’énergie, mais ne transporte pas de matière avec elle. Comment la caractériser ?

4. Une vague passe sous un bouchon flottant : celui-ci monte puis redescend, tandis que la vague poursuit sa route. Que montre cette observation ?

5. Une onde se propage depuis une étoile jusqu’à la Terre à travers le vide interstellaire. De quelle famille doit-elle relever pour pouvoir parcourir ce trajet ?

6. Une onde électromagnétique se propage dans le vide sur une distance de 600 000 km. Environ combien de temps met-elle à parcourir cette distance ?

7. Sur une corde, une onde se propage vers la droite tandis que chaque point de la corde se déplace de haut en bas. Comment classer cette onde ?

8. Dans un tube d’air, les molécules se déplacent d’avant en arrière dans la même direction que la propagation de l’onde sonore. Quelle est la classification de cette onde ?

9. Un scorpion des sables détecte les premières vibrations produites par un insecte en mouvement. Quel indice lui permet d’en déterminer la direction ?

10. Un scorpion reçoit d’abord les ondes longitudinales d’un insecte, puis les ondes transversales, plus lentes. Quelle information utilise-t-il pour estimer la distance qui le sépare de l’insecte ?

11. Sur une corde portant une onde sinusoïdale, quelle distance correspond à la longueur d’onde ?

12. Un élément d’une corde oscille périodiquement sous l’effet d’une onde. Quelle durée désigne sa période d’oscillation ?

13. Une onde parcourt une distance égale à une longueur d’onde pendant une période d’oscillation. Si sa longueur d’onde vaut 1,5 m et sa période 0,5 s, quelle est sa vitesse de propagation ?

14. Lorsqu’une onde se propage le long d’une corde tendue, sous quelles formes l’énergie est-elle transportée ?

15. Deux impulsions se chevauchent sur une corde, puis continuent leur déplacement après leur rencontre. Que prévoit le principe de superposition ?

16. Deux ondes sinusoïdales se propagent dans la même direction et ont la même longueur d’onde ainsi que la même amplitude. Quelle caractéristique détermine leur onde résultante ?

17. Lorsqu’un son traverse de l’air immobile, quelle perturbation se déplace et constitue l’onde sonore ?

18. Une source sonore est placée dans une enceinte où l’air a été retiré, laissant le vide : le son peut-il se propager jusqu’à un détecteur situé dans l’enceinte ?

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Questions et réponses du QCM

1. Dans une expérience, un technicien envoie une onde dans un échantillon et enregistre la réaction du matériau. Quel principe décrit cette chaîne de mesure ?

2. Un appareil délivre une puissance constante de 40 W40\,\text{W}40W pendant 3 min3\,\text{min}3min. Quelle énergie fournit-il ?

3. Une perturbation se propage dans un milieu, lui transmet de l’énergie, mais ne transporte pas de matière avec elle. Comment la caractériser ?

4. Une vague passe sous un bouchon flottant : celui-ci monte puis redescend, tandis que la vague poursuit sa route. Que montre cette observation ?

5. Une onde se propage depuis une étoile jusqu’à la Terre à travers le vide interstellaire. De quelle famille doit-elle relever pour pouvoir parcourir ce trajet ?

6. Une onde électromagnétique se propage dans le vide sur une distance de 600 000 km. Environ combien de temps met-elle à parcourir cette distance ?

7. Sur une corde, une onde se propage vers la droite tandis que chaque point de la corde se déplace de haut en bas. Comment classer cette onde ?

8. Dans un tube d’air, les molécules se déplacent d’avant en arrière dans la même direction que la propagation de l’onde sonore. Quelle est la classification de cette onde ?

9. Un scorpion des sables détecte les premières vibrations produites par un insecte en mouvement. Quel indice lui permet d’en déterminer la direction ?

10. Un scorpion reçoit d’abord les ondes longitudinales d’un insecte, puis les ondes transversales, plus lentes. Quelle information utilise-t-il pour estimer la distance qui le sépare de l’insecte ?

11. Sur une corde portant une onde sinusoïdale, quelle distance correspond à la longueur d’onde ?

12. Un élément d’une corde oscille périodiquement sous l’effet d’une onde. Quelle durée désigne sa période d’oscillation ?

13. Une onde parcourt une distance égale à une longueur d’onde pendant une période d’oscillation. Si sa longueur d’onde vaut 1,5 m et sa période 0,5 s, quelle est sa vitesse de propagation ?

14. Lorsqu’une onde se propage le long d’une corde tendue, sous quelles formes l’énergie est-elle transportée ?

15. Deux impulsions se chevauchent sur une corde, puis continuent leur déplacement après leur rencontre. Que prévoit le principe de superposition ?

16. Deux ondes sinusoïdales se propagent dans la même direction et ont la même longueur d’onde ainsi que la même amplitude. Quelle caractéristique détermine leur onde résultante ?

17. Lorsqu’un son traverse de l’air immobile, quelle perturbation se déplace et constitue l’onde sonore ?

18. Une source sonore est placée dans une enceinte où l’air a été retiré, laissant le vide : le son peut-il se propager jusqu’à un détecteur situé dans l’enceinte ?

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