QCM : Ondes mécaniques et propagation (18 questions)

Explication

Une onde mécanique progressive propage une perturbation et transfère de l’énergie, tandis que la matière ne se déplace pas avec elle. Le transport de matière et le déplacement global du milieu confondent transfert d’énergie et mouvement de matière.

Explication

La vague transfère de l’énergie au bateau, alors que le mouvement des particules d’eau reste local et temporaire. Le transport des particules ou du bateau confond le déplacement de l’onde avec celui de matière; l’énergie atteint bien le bateau.

Explication

Dans une onde transversale, la déformation est perpendiculaire à la direction de propagation; ici, le mouvement vertical est perpendiculaire au trajet horizontal de l’onde. Une déformation parallèle caractérise une onde longitudinale, et la nature du milieu ne définit pas à elle seule le type d’onde.

Explication

Une onde longitudinale présente une déformation parallèle à sa direction de propagation, notamment sous forme de compressions et de dilatations. Une déformation perpendiculaire correspond au type transversal; une onde sismique S ou une onde sur une corde constitue ici une confusion avec des exemples transversaux.

Explication

L’élongation mesure l’écart du point du milieu par rapport à sa position de repos. La vitesse de déplacement, la position moyenne et la distance parcourue par l’onde désignent d’autres grandeurs.

Explication

L’écart crête à crête vaut deux fois l’amplitude ; celle-ci est donc $8/2 = 4$ cm. Choisir 8 cm revient à confondre l’amplitude avec l’écart crête à crête, tandis que 2 cm correspond au quart de cet écart et 0 cm à la position moyenne.

Explication

La célérité est la distance parcourue divisée par le retard : $v = 180/12 = 15$ m/s. La valeur 0,067 m/s vient de l’inversion du rapport, 192 m/s de l’addition, et 12 s est le retard plutôt qu’une célérité.

Explication

Le retard est la différence entre les instants d’arrivée : $\tau = t_2-t_1 = 7-2 = 5$ s. Prendre 7 s ou 2 s confond le retard avec un instant d’arrivée, et 9 s résulte de l’addition des instants.

Explication

La célérité dépend du milieu de propagation ; pour le son dans l’air à 20 °C, elle est d’environ 340 m/s. L’attribuer à la source ou à la fréquence confond des propriétés distinctes, et étendre la valeur de l’air à tout milieu néglige la dépendance au milieu.

Explication

Une émission continue et régulière produit une onde périodique, dont la perturbation se reproduit à l’identique. Une impulsion isolée n’est pas une émission régulière, et la répétition spatiale seule ne décrit pas cette définition temporelle.

Explication

La période est la plus petite durée au bout de laquelle la perturbation se répète en un point donné, et elle s’exprime en secondes. La fréquence compte des périodes par seconde, tandis que la longueur d’onde est une distance.

Explication

La fréquence vérifie $f = \frac{1}{T}$ ; ainsi, pour $T = 0{,}25\,\text{s}$, $f = \frac{1}{0{,}25} = 4\,\text{Hz}$. La valeur $0{,}25\,\text{Hz}$ reprend la période au lieu de calculer son inverse.

Explication

La longueur d’onde est la plus petite distance séparant deux points consécutifs en phase ; elle s’exprime en mètres et se définit pour une onde périodique. Une distance quelconque n’est pas nécessairement une longueur d’onde, et une durée correspond à la période.

Explication

La relation est $\lambda = vT$ ; donc $\lambda = 3{,}0\times 0{,}40 = 1{,}2\,\text{m}$. Diviser par la période donne une opération erronée, tandis que la période ne peut pas être utilisée comme la fréquence.

Explication

Une séparation égale à un nombre entier de longueurs d’onde place les deux points en phase : leurs élongations sont les mêmes à chaque instant. Des élongations opposées correspondent à un nombre impair de demi-longueurs d’onde.

Explication

Cinq demi-longueurs d’onde correspondent à un nombre impair de demi-longueurs, donc les élongations sont opposées à chaque instant. Des élongations identiques caractérisent une séparation d’un nombre entier de longueurs d’onde.

Explication

On convertit d’abord la période : $2{,}27\,\text{ms}=2{,}27\times10^{-3}\,\text{s}$, puis on applique $\lambda=vT$, soit $340\times2{,}27\times10^{-3}\approx0{,}77\,\text{m}$. La valeur de 441 correspond à la fréquence en hertz, pas à la longueur d’onde.

Explication

L’exploitation d’une représentation consiste à identifier les grandeurs pertinentes, à convertir les unités si nécessaire, puis à utiliser la relation physique adaptée. Assimiler la célérité à la longueur d’onde confond deux grandeurs distinctes.