QCM : Ondes mécaniques progressives — 17 questions

Questions et réponses du QCM

1. Quel phénomène décrit une onde mécanique se propageant dans un milieu matériel ?

La transmission d’une matière déformée qui conserve son énergie au même endroit
Le déplacement durable de matière qui emporte une perturbation dans le milieu
La propagation d’une perturbation qui transporte de l’énergie sans déplacer la matière
La production d’énergie par un milieu matériel qui reste dépourvu de perturbation

La propagation d’une perturbation qui transporte de l’énergie sans déplacer la matière

Explication

Une onde mécanique propage une perturbation et de l’énergie dans un milieu matériel, tandis que la matière ne se déplace pas avec l’onde. L’idée d’un déplacement durable de matière confond le transport d’énergie avec le transport de matière.

2. Quelle propriété caractérise un milieu matériel élastique après le passage d’une onde ?

Il reprend sa forme initiale après avoir été déformé
Il conserve la déformation produite par le passage de l’onde
Il empêche la propagation de l’énergie dans la matière
Il transforme la perturbation en déplacement permanent de matière

Il reprend sa forme initiale après avoir été déformé

Explication

Un milieu matériel élastique revient à sa forme initiale après le passage de l’onde. La conservation de la déformation correspondrait à un comportement non élastique, tandis que les deux autres réponses ne définissent pas l’élasticité.

3. Une perturbation se déplace le long d’une corde tandis que les points de la corde oscillent perpendiculairement à cette direction : de quel type d’onde s’agit-il ?

D’une onde transversale
D’une onde sonore
D’une onde longitudinale
D’une onde stationnaire

D’une onde transversale

Explication

Une onde est transversale lorsque la perturbation est perpendiculaire à la direction de propagation, comme sur une corde. Une onde longitudinale possède au contraire une perturbation alignée avec la propagation.

4. Dans un ressort, les spires se rapprochent et s’éloignent dans la même direction que la propagation de la perturbation : quel type d’onde observe-t-on ?

Une onde produite par une corde tendue
Une onde à la surface de l’eau
Une onde longitudinale
Une onde transversale

Une onde longitudinale

Explication

Dans une onde longitudinale, la perturbation et la propagation sont alignées, ce qui se produit lors des compressions et dilatations d’un ressort. Une onde transversale implique une perturbation perpendiculaire à la propagation, comme sur une corde.

5. Quelle caractéristique distingue une onde mécanique progressive d’une perturbation restant localisée ?

Elle transporte de la matière vers les régions éloignées du milieu matériel
Elle correspond à une déformation isolée qui ne se renouvelle pas pendant sa propagation
Elle demeure concentrée autour de la source sans transmettre de perturbation au milieu
Elle se propage dans un milieu supposé infini sous la forme d’une succession de signaux

Elle se propage dans un milieu supposé infini sous la forme d’une succession de signaux

Explication

Une onde mécanique progressive est une succession entretenue de signaux mécaniques qui se propage dans un milieu supposé infini. Une perturbation localisée ne se propage pas, et une onde mécanique transporte de l’énergie plutôt que de la matière.

6. Quel dispositif peut générer une onde mécanique progressive à la surface libre de l’eau ?

Un récipient fermé empêchant toute perturbation de la surface
Un obstacle fixe placé à distance de la surface sans contact
Une source immobile déposée au fond sans vibration entretenue
Un robinet laissant tomber régulièrement des gouttes dans l’eau

Un robinet laissant tomber régulièrement des gouttes dans l’eau

Explication

Des gouttes tombant successivement à la surface de l’eau créent une perturbation entretenue qui se propage sous forme d’onde mécanique progressive. Un dispositif sans vibration ni perturbation de la surface ne peut pas produire cette propagation.

7. Dans quelle situation une onde sonore peut-elle se propager ?

Dans un milieu matériel supprimant toute interaction entre ses particules
Dans une région vide dépourvue de matière mais exposée à une source
Dans un milieu matériel contenant des particules capables d’interagir
Dans un espace où seules les variations de lumière assurent le transport

Dans un milieu matériel contenant des particules capables d’interagir

Explication

Le son a besoin d’un milieu matériel pour transmettre sa perturbation de proche en proche. L’absence de matière dans le vide empêche cette transmission, contrairement à l’idée qu’une source suffirait à faire voyager le son.

8. Pourquoi le son est-il qualifié d’onde mécanique progressive longitudinale ?

La perturbation et la propagation ont des directions perpendiculaires
La perturbation reste localisée près de la source sans se déplacer
La perturbation et la propagation ont des directions alignées
La propagation s’effectue sans intervention d’un milieu matériel

La perturbation et la propagation ont des directions alignées

Explication

Dans une onde sonore longitudinale, les particules du milieu vibrent dans la direction de propagation de l’onde. Une direction de vibration perpendiculaire caractériserait plutôt une onde transversale.

9. Quel mécanisme permet au son de se propager dans un solide, un liquide ou un gaz ?

Une succession de compressions et de dilatations du milieu
Une succession de déplacements lumineux entre la source et le récepteur
Une disparition progressive des particules devant la perturbation
Une propagation indépendante des interactions entre les particules

Une succession de compressions et de dilatations du milieu

Explication

Le son se transmet dans les milieux matériels par des compressions et des dilatations successives. Les déplacements lumineux ou l’absence d’interactions ne décrivent pas le mécanisme de propagation sonore.

10. Une perturbation se déplace le long d’un ressort selon un seul axe : comment classer cette onde ?

Comme une onde sans dimension spatiale
Comme une onde à trois dimensions
Comme une onde à deux dimensions
Comme une onde à une dimension

Comme une onde à une dimension

Explication

Une onde à une dimension se propage selon un seul axe depuis sa source, ce qui correspond au cas d’une onde le long d’un ressort. Une onde à deux ou trois dimensions nécessite respectivement deux ou trois directions spatiales.

11. Que se passe-t-il lorsque plusieurs ondes se rencontrent dans une même région puis s’en éloignent ?

Leurs vitesses s’additionnent et leurs formes sont durablement modifiées
Leurs amplitudes s’annulent et les ondes restent définitivement fusionnées
Leurs amplitudes s’ajoutent, puis chaque onde conserve son intégrité
Leurs sources échangent leur énergie et les perturbations cessent de progresser

Leurs amplitudes s’ajoutent, puis chaque onde conserve son intégrité

Explication

Pendant leur superposition, les amplitudes des ondes s’ajoutent algébriquement, puis les ondes poursuivent leur propagation en conservant leur intégrité. La rencontre ne provoque donc pas une modification permanente de leurs formes.

12. Comment calcule-t-on la célérité d’une onde qui parcourt une distance donnée ?

En divisant la durée du parcours par la distance parcourue
En divisant la distance parcourue par la durée du parcours
En additionnant la distance parcourue et la durée du parcours
En multipliant la distance parcourue par la durée du parcours

En divisant la distance parcourue par la durée du parcours

Explication

La célérité correspond au quotient de la distance parcourue par la durée nécessaire pour la parcourir. Inverser ces grandeurs donnerait une grandeur différente, et non une vitesse de propagation.

13. Dans un milieu homogène, comment varie la célérité d’une onde lorsque la forme de la perturbation change ?

Elle prend une valeur différente pour chaque forme de perturbation
Elle augmente dès que la perturbation devient plus étroite
Elle diminue lorsque la perturbation présente une amplitude plus grande
Elle reste constante et ne dépend pas de cette forme

Elle reste constante et ne dépend pas de cette forme

Explication

Dans un milieu homogène, la célérité est constante et indépendante de la forme de la perturbation. Modifier la forme de l’onde ne suffit donc pas à modifier sa célérité dans ce milieu.

14. Quelle modification d’un milieu tend à augmenter la célérité d’une onde qui s’y propage ?

Une augmentation de l’élasticité du milieu
Une diminution de l’élasticité du milieu
Une augmentation de l’inertie du milieu
Une suppression des propriétés physiques du milieu

Une augmentation de l’élasticité du milieu

Explication

La célérité dépend notamment de l’élasticité, de l’inertie et de la température du milieu, et elle augmente avec l’élasticité. Une inertie plus grande produit au contraire une célérité plus faible.

15. Comment évolue la célérité d’une onde lorsque l’inertie du milieu augmente, les autres caractéristiques étant comparables ?

Elle devient indépendante de la nature du milieu de propagation
Elle diminue lorsque l’inertie du milieu augmente
Elle reste liée à la forme de la perturbation plutôt qu’au milieu
Elle augmente lorsque l’inertie du milieu augmente

Elle diminue lorsque l’inertie du milieu augmente

Explication

Une inertie plus grande s’oppose davantage aux variations du milieu et réduit la célérité de l’onde. La célérité reste donc une grandeur dépendant des propriétés du milieu, et non de la seule forme de la perturbation.

16. Lorsqu’une onde mécanique non amortie se propage dans un milieu, comment la perturbation observée en un point situé plus loin se compare-t-elle à celle de la source ?

Elle change de nature et conserve le même instant d’apparition.
Elle disparaît progressivement tout en gardant la même fréquence.
Elle présente la même forme, mais avec un retard temporel.
Elle possède une amplitude plus grande et une avance temporelle.

Elle présente la même forme, mais avec un retard temporel.

Explication

Dans une onde mécanique non amortie, chaque point du milieu subit la même perturbation que la source, mais celle-ci lui parvient plus tard. L’amplitude ne diminue donc pas au cours de la propagation, contrairement à ce que suggère la réponse évoquant une disparition progressive.

17. Deux microphones sont séparés par une distance connue dd et enregistrent un même son avec un retard Δt\Delta t entre leurs signaux. Quelle grandeur peut être déterminée grâce à cette mesure ?

La célérité du son en reliant dd et Δt\Delta t par v=dΔtv = \frac{d}{\Delta t}.
La longueur d’onde du son en additionnant dd et Δt\Delta t.
La fréquence du son en multipliant dd par Δt\Delta t.
L’amplitude du son en divisant dd par Δt\Delta t.

La célérité du son en reliant $$d$$ et $$\Delta t$$ par $$v = \frac{d}{\Delta t}$$.

Explication

Le retard correspond au décalage temporel entre les arrivées du son, et la distance connue permet d’en déduire la célérité selon v=dΔtv = \frac{d}{\Delta t}. La fréquence, l’amplitude et la longueur d’onde ne se calculent pas directement avec cette seule relation entre distance et retard.

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Mémorisez les réponses avec 34 flashcards sur Ondes mécaniques progressives.

Qu'est-ce qu'une onde mécanique ?

Une propagation d'une perturbation dans un milieu matériel sans transport de matière.

Qu'est-ce qui est transporté par une onde mécanique ?

L'énergie est transportée par une onde mécanique.

Qu'est-ce qu'un milieu matériel élastique ?

Un milieu capable de reprendre sa forme initiale après le passage d'une onde.

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