QCM : Ondes mécaniques progressives — 14 questions

Explication

Un signal est la représentation physique d’une information entre un émetteur et un récepteur. L’émetteur élabore le signal, le canal le transporte et le récepteur l’interprète ; dans une transmission sonore amplifiée, le signal sonore circule dans l’air et le signal électrique dans les fils.

Explication

La chaîne de transmission associe un émetteur, un canal et un récepteur, chacun ayant un rôle distinct. Le microphone convertit le signal sonore en signal électrique, puis le haut-parleur effectue la conversion inverse ; le signal sonore se propage dans l’air.

Explication

Un signal électrique peut dépendre du temps, alors qu’une onde progressive dépend du temps et d’une ou plusieurs variables spatiales. Un signal analogique varie de façon continue, tandis qu’un signal numérique prend des valeurs discrètes en nombre limité.

Explication

Une onde mécanique progressive est un signal qui se propage dans l’espace au sein d’un milieu matériel. Le signal analogique est continu, alors que le signal numérique est discret et limité à un nombre de valeurs.

Explication

Un milieu élastique se déforme sous l’effet d’une contrainte puis retrouve sa forme initiale lorsque celle-ci disparaît. Une perturbation mécanique ne se propage pas dans le vide, car sa propagation nécessite les interactions d’un milieu matériel élastique.

Explication

Une onde progressive se propage, tandis qu’une onde stationnaire ne se propage pas. La propagation d’une perturbation mécanique exige par ailleurs un milieu matériel élastique et ne peut donc pas avoir lieu dans le vide.

Explication

Une onde transversale se caractérise par une perturbation perpendiculaire à la propagation, contrairement à une onde longitudinale, parallèle. Les ondes P sont longitudinales et traversent les liquides, tandis que les ondes S, transversales, restent limitées aux solides. La compression d’un ressort constitue un exemple longitudinal.

Explication

L’épicentre est situé à la surface, à la verticale du foyer, et il est atteint rapidement par les ondes. Le foyer correspond au point de départ profond du séisme. Les ondes P sont longitudinales, tandis que les ondes S sont transversales.

Explication

Les célérités moyennes sont d’environ 8 km.s⁻¹ pour les ondes P, 4,5 km.s⁻¹ pour les ondes S et 1,5 km.s⁻¹ pour les ondes superficielles. Une corde tendue voit sa célérité dépendre de sa tension et de sa masse linéique. La célérité décrit la propagation, alors que la fréquence décrit la variation temporelle.

Explication

Le retard temporel est une durée séparant les arrivées d’une même perturbation en deux points. La relation correcte est $c=\frac{d}{\Delta t}$, où $d$ est la distance parcourue et $\Delta t$ le retard. Le retard ne désigne donc pas un instant, et la célérité n’est pas une durée.

Explication

La différence d’arrivée entre les ondes P et S permet d’estimer la distance entre une station et l’épicentre. Les mesures réalisées dans trois stations permettent ensuite une localisation par triangulation. Le sonar et l’échographie exploitent également des mesures de retard pour déterminer des distances, tandis que le retard reste une durée.

Explication

Un signal périodique reproduit identiquement son évolution après une durée appelée période. La fréquence correspond au nombre de répétitions par unité de temps, et non à une durée.

Explication

Un signal alternatif sinusoïdal peut s’écrire sous la forme $s(t)=S_{\mathrm{amp}}\cos(\omega t+\varphi)$. Cette expression comporte l’amplitude, la pulsation, le temps et la phase initiale.

Explication

La relation correcte entre la longueur d’onde, la célérité et la période est $\lambda=cT$. Comme $T=1/f$, elle s’écrit également $\lambda=c/f$.