QCM : Ondes sonores et lumineuses — 11 questions

Questions et réponses du QCM

1. Quelle grandeur correspond à la puissance sonore reçue par unité de surface ?

La puissance sonore
L’intensité sonore
Le niveau sonore
La fréquence sonore

L’intensité sonore

Explication

L’intensité sonore décrit la puissance reçue par unité de surface. La puissance sonore représente une puissance totale et ne tient pas, à elle seule, compte de la surface de réception.

2. Une source fournit une puissance sonore de 2 W2\ \mathrm{W} sur une surface de 4 m24\ \mathrm{m^2}. Quelle est l’intensité sonore reçue ?

0,5 W⋅m−20{,}5\ \mathrm{W\cdot m^{-2}}
2 W⋅m−22\ \mathrm{W\cdot m^{-2}}
8 W⋅m−28\ \mathrm{W\cdot m^{-2}}
6 W⋅m−26\ \mathrm{W\cdot m^{-2}}

$$0{,}5\ \mathrm{W\cdot m^{-2}}$$

Explication

La relation I=PSI=\frac{P}{S} donne ici I=24=0,5 W⋅m−2I=\frac{2}{4}=0{,}5\ \mathrm{W\cdot m^{-2}}. La valeur 2 W⋅m−22\ \mathrm{W\cdot m^{-2}} correspondrait à une division par une surface égale à 1 m21\ \mathrm{m^2}.

3. Comment déterminer l’intensité totale perçue lorsque deux sources sonores indépendantes produisent des intensités I1I_1 et I2I_2 ?

En calculant It=I1×I2I_t=I_1\times I_2
En calculant It=10log⁡(I1+I2)I_t=10\log(I_1+I_2)
En calculant It=I1+I2I_t=I_1+I_2
En calculant It=L1+L2I_t=L_1+L_2

En calculant $$I_t=I_1+I_2$$

Explication

Les intensités sonores se combinent par addition, selon It=I1+I2I_t=I_1+I_2. Les niveaux sonores correspondants ne s’additionnent pas directement, car ils sont définis sur une échelle logarithmique.

4. Une onde sonore se propage dans l’air sans absorption notable, mais son niveau diminue avec la distance parce que l’énergie se répartit sur une surface croissante. Quelle atténuation est en jeu ?

L’atténuation par réflexion
L’atténuation par résonance
L’atténuation géométrique
L’atténuation par absorption

L’atténuation géométrique

Explication

L’augmentation de la surface de répartition lorsque la distance augmente produit une atténuation géométrique. L’atténuation par absorption nécessiterait qu’un milieu matériel prélève une partie de la puissance sonore.

5. Qu'est-ce que l'atténuation acoustique ?

La réflexion d'une onde sonore sur une surface dure.
L'augmentation de la fréquence d'une onde sonore lors de sa propagation.
La diminution du niveau d’intensité sonore entre deux positions ou milieux.
La modification de la direction de propagation d'une onde au passage d'une ouverture.

La diminution du niveau d’intensité sonore entre deux positions ou milieux.

Explication

L'atténuation acoustique désigne la réduction du niveau d’intensité sonore lorsqu'on passe d'une position ou d'un milieu à un autre. La réflexion ou la modification de la direction ne correspondent pas à cette définition, qui concerne la diminution de l'énergie sonore.

6. Dans le contexte de la diffraction des ondes, quelle condition concernant la taille de l’ouverture doit être vérifiée pour observer un phénomène de diffraction notable ?

a ≥ 10λ
a > 100λ
a ≤ 10λ
a ≈ λ/2

a ≤ 10λ

Explication

La diffraction est observable lorsque la taille de l’ouverture est inférieure ou égale à environ dix fois la longueur d’onde, c’est-à-dire a ≤ 10λ. Si l’ouverture est beaucoup plus grande, la diffraction devient négligeable.

7. Quel est le rôle principal de l’interférence des ondes dans la formation des motifs d’interférence ?

Changer la vitesse de propagation des ondes
Créer des zones de renforcement ou d’annulation des ondes
Augmenter l’amplitude des ondes en tout point
Modifier la fréquence des ondes incidentes

Créer des zones de renforcement ou d’annulation des ondes

Explication

L’interférence des ondes permet la formation de zones où les ondes s’additionnent (interférences constructives) ou s’annulent (interférences destructives). La fréquence, la vitesse ou l’amplitude initiale ne sont pas modifiées par ce phénomène.

8. En quoi la différence entre les trous d’Young et l’interfrange réside-t-elle dans leur rôle ou leur caractéristique principale ?

Les trous d’Young sont des dispositifs pour produire des interférences, alors que l’interfrange est une propriété du motif d’interférence.
Les trous d’Young sont utilisés pour mesurer la longueur d’onde, alors que l’interfrange concerne la fréquence des ondes.
Les trous d’Young sont des ouvertures individuelles qui créent un motif d’interférence, tandis que l’interfrange est la distance entre deux franges brillantes ou sombres.
Les trous d’Young déterminent la longueur d’onde de la lumière utilisée, alors que l’interfrange indique la largeur de chaque frange.

Les trous d’Young sont des ouvertures individuelles qui créent un motif d’interférence, tandis que l’interfrange est la distance entre deux franges brillantes ou sombres.

Explication

Les trous d’Young sont des petites ouvertures qui, par diffraction et interférence, produisent un motif observable, tandis que l’interfrange est la distance entre deux franges successives dans ce motif. La différence réside donc dans leur nature : un dispositif versus une caractéristique du motif.

9. Quelle est la cause principale de l’effet Doppler lorsqu’un émetteur en mouvement s’éloigne d’un récepteur fixe ?

La fréquence perçue diminue car la source s’éloigne, entraînant un décalage vers le bas.
La fréquence perçue diminue uniquement si la vitesse de la source est supérieure à la vitesse du son.
La fréquence perçue reste constante car la vitesse de la source n’affecte pas la fréquence.
La fréquence perçue augmente car la source s’éloigne, entraînant un décalage vers le haut.

La fréquence perçue diminue car la source s’éloigne, entraînant un décalage vers le bas.

Explication

L’effet Doppler cause une baisse de la fréquence perçue lorsque la source s’éloigne, car les ondes sont étirées. La fréquence augmente lorsque la source se rapproche, ce qui est l’effet inverse.

10. Comment peut-on appliquer la formule du niveau d’intensité sonore pour estimer le niveau sonore d’un événement musical à partir de l’intensité mesurée en W·m⁻² ?

En multipliant l’intensité par 10 pour obtenir le niveau en décibels.
En utilisant directement la valeur de l’intensité sans conversion en décibels.
En utilisant la formule L=10×log⁡(II0)L=10\times\log\left(\frac{I}{I_0}\right) en remplaçant I par l’intensité mesurée.
En divisant l’intensité par 10 et en utilisant la formule L=10×log⁡(II0)L=10\times\log\left(\frac{I}{I_0}\right).

En utilisant la formule $$L=10\times\log\left(\frac{I}{I_0}\right)$$ en remplaçant I par l’intensité mesurée.

Explication

La formule L=10×log⁡(II0)L=10\times\log\left(\frac{I}{I_0}\right) permet de convertir une intensité sonore en niveau d’intensité sonore en décibels, ce qui est utile pour évaluer le niveau sonore d’un événement musical. La multiplication par 10 est essentielle pour cette conversion logarithmique.

11. Quelle caractéristique principale définit l’atténuation acoustique lorsqu’un son se propage dans un milieu ?

La diminution du niveau d’intensité sonore entre deux points
L’augmentation de la vitesse de propagation du son
La modification de la forme de l’onde sonore
L’augmentation de la fréquence du son lors de sa propagation

La diminution du niveau d’intensité sonore entre deux points

Explication

L’atténuation acoustique se caractérise par la réduction du niveau d’intensité sonore lorsqu’un son se déplace d’un point à un autre. La fréquence du son, sa forme ou sa vitesse ne sont pas nécessairement affectées par cette attenuation.

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Quelle est la formule de l'intensité sonore en fonction de la puissance et de la surface ?

I=PSI=\frac{P}{S} avec I en W·m⁻², P en W, S en m².

Comment se calcule le niveau d'intensité sonore en décibels ?

L=10×log⁡(II0)L=10\times\log\left(\frac{I}{I_0}\right) avec I0=10−12 W⋅m−2I_0=10^{-12}\ \mathrm{W\cdot m^{-2}}.

Quelle formule relie l'intensité totale à deux sources sonores ?

It=I1+I2I_t=I_1+I_2

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