QCM : Ondes mécaniques périodiques — 12 questions

Questions et réponses du QCM

1. Que transporte une onde mécanique progressive lorsqu’elle se propage dans un milieu matériel ?

De l’énergie sans transport global de matière
De la matière sans transfert d’énergie
De la matière et de l’énergie dans la même direction
De l’énergie uniquement dans le vide

De l’énergie sans transport global de matière

Explication

Une onde mécanique progressive transmet de l’énergie par propagation d’une perturbation, tandis que le milieu matériel ne subit pas de transport global de matière. L’idée d’une propagation dans le vide correspond à une confusion avec certaines ondes pouvant s’y propager.

2. Quelle caractéristique définit la périodicité temporelle d’une onde mécanique progressive périodique ?

La perturbation apparaît dans plusieurs milieux simultanément
La perturbation présente la même forme en plusieurs positions
La perturbation se répète après des durées régulières
La perturbation se déplace sans modifier l’énergie transportée

La perturbation se répète après des durées régulières

Explication

La périodicité temporelle signifie qu’une même perturbation se reproduit de façon identique à intervalles de temps réguliers. La répétition de la forme selon différentes positions relève plutôt de la périodicité spatiale.

3. Pour distinguer les périodicités temporelle et spatiale d’une onde, quelle observation convient-il de réaliser ?

Mesurer l’énergie transportée puis déterminer la vitesse de propagation
Suivre un point dans le temps ou comparer plusieurs points au même instant
Comparer deux instants pour un point ou suivre un point entre plusieurs positions
Observer le milieu dans le vide puis mesurer sa déformation globale

Suivre un point dans le temps ou comparer plusieurs points au même instant

Explication

La périodicité temporelle s’étudie en suivant la déformation d’un point au cours du temps, tandis que la périodicité spatiale compare plusieurs points à un instant donné. La deuxième proposition inverse précisément ces deux démarches.

4. Que représente la période temporelle T d’un phénomène périodique ?

La plus petite durée au bout de laquelle il se reproduit identique à lui-même
La durée totale nécessaire pour observer plusieurs oscillations
La distance minimale entre deux états vibratoires identiques
Le nombre de répétitions observées pendant une seconde

La plus petite durée au bout de laquelle il se reproduit identique à lui-même

Explication

La période est la plus petite durée séparant deux reproductions identiques du phénomène. Le nombre de répétitions par seconde correspond à la fréquence, et une distance relève de la longueur d’onde.

5. Une onde a une période qui passe de 0,20 s à 0,10 s ; comment évolue sa fréquence ?

Elle reste identique, car seule la durée d’observation change
Elle diminue de moitié, car la fréquence suit la période
Elle devient nulle, car la période est devenue plus courte
Elle double, car la fréquence est l’inverse de la période

Elle double, car la fréquence est l’inverse de la période

Explication

Comme f = 1/T, diviser la période par deux multiplie la fréquence par deux. La fréquence et la période varient donc en sens inverse, contrairement à l’idée d’une variation dans le même sens.

6. Comment définit-on la longueur d’onde λ d’une onde périodique ?

La durée minimale entre deux reproductions identiques au même point
La distance minimale entre deux points qui vibrent en phase
Le nombre de vibrations produites par unité de temps
La distance parcourue par une perturbation pendant une période quelconque

La distance minimale entre deux points qui vibrent en phase

Explication

La longueur d’onde est une distance spatiale minimale séparant deux points dans le même état vibratoire. Une durée correspond à la période, tandis que le nombre de vibrations par seconde définit la fréquence.

7. Deux points d’un milieu présentent la même déformation au même instant ; que peut-on conclure sur leur mouvement vibratoire ?

Ils ont des états opposés et vibrent en opposition de phase
Ils possèdent nécessairement des fréquences différentes
Ils sont séparés d’une distance égale à une demi-période
Ils ont le même état vibratoire et vibrent en phase

Ils ont le même état vibratoire et vibrent en phase

Explication

Une même déformation correspond au même état vibratoire ; les deux points sont donc en phase à cet instant. Des points en opposition de phase présentent des états opposés plutôt qu’une déformation identique.

8. Une onde possède une période de 0,20 s et une longueur d’onde de 4,0 m. Quelle est sa célérité ?

20 m·s⁻¹
4,2 m·s⁻¹
0,80 m·s⁻¹
0,05 m·s⁻¹

20 m·s⁻¹

Explication

La relation v = λ/T donne ici 4,0/0,20 = 20 m·s⁻¹. La valeur 0,80 m·s⁻¹ correspondrait à une multiplication de la longueur d’onde par la période, ce qui n’est pas la relation appropriée.

9. Quelle association d’unités est correcte pour la célérité v, la longueur d’onde λ et la période T ?

m pour v, m·s⁻¹ pour λ et s pour T
s pour v, m pour λ et m·s⁻¹ pour T
m·s⁻¹ pour v, s pour λ et m pour T
m·s⁻¹ pour v, m pour λ et s pour T

m·s⁻¹ pour v, m pour λ et s pour T

Explication

La célérité mesure une distance par unité de temps, la longueur d’onde une distance et la période une durée. Leurs unités sont donc respectivement le mètre par seconde, le mètre et la seconde.

10. Lors de la propagation d’une onde mécanique, que se passe-t-il à l’échelle microscopique ?

Les particules restent immobiles tandis que l’énergie se déplace sans interaction
Les particules oscillent autour de leur position d’équilibre et transmettent la perturbation
Les particules se déplacent avec l’onde sur toute la distance parcourue
Les particules disparaissent progressivement lorsque la perturbation avance

Les particules oscillent autour de leur position d’équilibre et transmettent la perturbation

Explication

La perturbation écarte les entités matérielles de leur position d’équilibre, puis se transmet de proche en proche. Les particules ne sont pas transportées avec l’onde, ce qui écarte la deuxième proposition.

11. Pourquoi une onde mécanique ne se propage-t-elle pas dans le vide ?

Parce que le vide absorbe toute l’énergie transportée par l’onde
Parce que sa longueur d’onde devient nulle en l’absence d’air
Parce que sa période ne peut pas être définie sans particules lumineuses
Parce qu’elle a besoin d’un milieu matériel pour transmettre la perturbation

Parce qu’elle a besoin d’un milieu matériel pour transmettre la perturbation

Explication

Une onde mécanique repose sur les interactions entre les entités d’un milieu matériel, qui transmettent la perturbation. La lumière constitue un cas différent, car elle peut se propager dans le vide, tandis que l’absorption par le vide n’explique pas ce phénomène.

12. Une perturbation parcourt 600 m en 2,0 s dans un milieu matériel. Quelle est la célérité de l’onde ?

598 m·s⁻¹
0,0033 m·s⁻¹
1200 m·s⁻¹
300 m·s⁻¹

300 m·s⁻¹

Explication

La célérité se calcule avec v = d/Δt, soit 600/2,0 = 300 m·s⁻¹. La valeur 1200 m·s⁻¹ résulterait d’une multiplication de la distance par la durée.

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Mémorisez les réponses avec 22 flashcards sur Ondes mécaniques périodiques.

Qu'est-ce qu'une onde mécanique progressive ?

La propagation d’une perturbation dans un milieu matériel sans transport de matière.

Qu'impose la périodicité d'une onde mécanique progressive périodique ?

La perturbation se reproduit identiquement à intervalles de temps réguliers.

Que décrit la périodicité temporelle d'une onde ?

La déformation d’un point donné en fonction du temps.

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