QCM : Phénomènes ondulatoires (18 questions)

Question 1

1. Lorsqu’une perturbation se propage dans un milieu matériel sous forme d’onde mécanique progressive, que transporte-t-elle ?

De l’énergie, sans transport de matière

De la matière, sans transport d’énergie

De la matière et de l’énergie ensemble

Ni matière ni énergie d’un point à l’autre

Explication

Une onde mécanique progressive transmet de l’énergie à travers le milieu sans transporter la matière elle-même. L’idée qu’elle transporte la matière confond le déplacement de la perturbation avec celui du milieu.

Answer

De l’énergie, sans transport de matière

Question 2

2. Quel mécanisme décrit la propagation d’une onde sonore dans un milieu ?

Des oscillations électromagnétiques sans interaction avec le milieu

Des variations de température sans perturbation mécanique

Des compressions et dilatations mécaniques du milieu

Un déplacement continu de matière depuis la source

Explication

Une onde sonore est une onde mécanique formée de compressions et de dilatations qui se propagent dans un milieu. Des oscillations électromagnétiques décrivent plutôt une onde lumineuse, qui n’est pas mécanique.

Answer

Des compressions et dilatations mécaniques du milieu

Question 3

3. Un capteur reçoit une puissance sonore $P$ sur une surface $S$ . Quelle relation donne l’intensité sonore reçue ?

I = \frac{S}{P}

I = P + S

I = \frac{P}{S}

I = P \times S

Explication

L’intensité sonore est la puissance reçue rapportée à la surface du capteur. La multiplication de la puissance par la surface ne correspond pas à cette définition.

Answer

$$I = \frac{P}{S}$$

Question 4

4. Quelle expression relie le niveau sonore $L$ à l’intensité $I$ et à l’intensité de référence $I_0$ ?

L = 40\log\left(\frac{I}{I_0}\right)

L = \log\left(40\frac{I_0}{I}\right)

L = 40\log\left(\frac{I_0}{I}\right)

L = 40\left(\frac{I}{I_0}\right)

Explication

Le niveau sonore se calcule avec le logarithme du rapport de l’intensité à l’intensité de référence, multiplié par 40, et s’exprime en décibels. Inverser le rapport revient à utiliser l’intensité de référence au numérateur et donne une relation différente.

Answer

$$L = 40\log\left(\frac{I}{I_0}\right)$$

Question 5

5. Que désigne la célérité d’une onde ?

La vitesse de propagation de la perturbation

La durée séparant deux états identiques du mouvement

La distance entre deux points consécutifs en phase

La vitesse de déplacement de la matière du milieu

Explication

La célérité correspond à la vitesse à laquelle la perturbation se propage. La vitesse de déplacement de la matière du milieu est une autre grandeur et ne définit pas la célérité de l’onde.

Answer

La vitesse de propagation de la perturbation

Question 6

6. Une oscillation a une période $T = 0{,}25\ \mathrm{s}$ . Quelle est sa fréquence ?

25\ \mathrm{Hz}

0{,}25\ \mathrm{Hz}

2\ \mathrm{Hz}

4\ \mathrm{Hz}

Explication

La fréquence et la période vérifient $f = \frac{1}{T}$ ; pour une période de $0{,}25\ \mathrm{s}$ , la fréquence vaut $4\ \mathrm{Hz}$ . La valeur $0{,}25\ \mathrm{Hz}$ reprend la période numérique sans prendre son inverse.

Answer

$$4\ \mathrm{Hz}$$

Question 7

7. À quoi correspond la période temporelle $T$ d’une onde en un point donné ?

À l’intervalle entre deux passages successifs dans une même position

À la durée pendant laquelle le point reste immobile

À l’intervalle entre deux points voisins en phase

À la durée nécessaire pour que l’onde atteigne un autre point

Explication

La période est le temps séparant deux passages successifs d’un point dans une même position. Le temps nécessaire à l’onde pour atteindre un autre point correspond à un retard de propagation.

Answer

À l’intervalle entre deux passages successifs dans une même position

Question 8

8. Une onde a une longueur d’onde de $0{,}80\ \mathrm{m}$ et une fréquence de $5\ \mathrm{Hz}$ . Quelle est sa célérité ?

0{,}16\ \mathrm{m\,s^{-1}}

6{,}25\ \mathrm{m\,s^{-1}}

5{,}8\ \mathrm{m\,s^{-1}}

4{,}0\ \mathrm{m\,s^{-1}}

Explication

La relation $v = \lambda f$ donne une célérité de $0{,}80 \times 5 = 4{,}0\ \mathrm{m\,s^{-1}}$ . Diviser la longueur d’onde par la fréquence appliquerait une opération incompatible avec cette relation.

Answer

$$4{,}0\ \mathrm{m\,s^{-1}}$$

Question 9

9. Une onde rectiligne rencontre une ouverture et change de direction de propagation : quel phénomène observe-t-on ?

La diffraction de l’onde

La dispersion de l’onde

L’absorption de l’onde

La réflexion de l’onde

Explication

La diffraction désigne le changement de direction de propagation d’une onde rectiligne lorsqu’elle rencontre une ouverture ou un obstacle. La réflexion correspond à un renvoi de l’onde par une interface, et non à ce phénomène de diffraction.

Answer

La diffraction de l’onde

Question 10

10. Dans quelle condition la diffraction d’une onde est-elle significative au niveau d’une ouverture ?

Lorsque la dimension de l’ouverture est très supérieure à la longueur d’onde

Lorsque la dimension de l’ouverture est égale à la vitesse de l’onde

Lorsque la longueur d’onde est négligeable devant la dimension de l’ouverture

Lorsque la dimension de l’ouverture est du même ordre que la longueur d’onde

Explication

La diffraction est significative lorsque la dimension de l’ouverture et la longueur d’onde sont du même ordre de grandeur. Une ouverture très supérieure à la longueur d’onde ne satisfait pas cette condition.

Answer

Lorsque la dimension de l’ouverture est du même ordre que la longueur d’onde

Question 11

11. Pour une onde de longueur d’onde $\lambda$ traversant une fente de largeur $a$ , quelle relation donne l’angle de diffraction $\theta$ en radians ?

\theta = \frac{1}{\lambda a}

\theta = \lambda a

\theta = \frac{\lambda}{a}

\theta = \frac{a}{\lambda}

Explication

Pour une fente, l’angle de diffraction en radians est donné par le rapport de la longueur d’onde à la largeur de l’ouverture. Le rapport inverse attribue à l’ouverture et à la longueur d’onde des rôles inversés.

Answer

$$\theta = \frac{\lambda}{a}$$

Question 12

12. Que se passe-t-il lorsque deux ondes se croisent puis continuent leur propagation ?

Leurs fréquences s’additionnent et les deux ondes poursuivent ensuite un chemin commun.

Leurs amplitudes s’annulent au croisement, puis les ondes repartent en sens inverse.

Leurs amplitudes s’additionnent pendant leur superposition, puis chaque onde poursuit son chemin.

Leurs vitesses s’additionnent et les ondes restent ensuite réunies dans une seule onde.

Explication

Pendant le croisement, les amplitudes des deux ondes se superposent, puis chacune continue sa propagation. Une addition des fréquences ne décrit pas le phénomène indiqué ici.

Answer

Leurs amplitudes s’additionnent pendant leur superposition, puis chaque onde poursuit son chemin.

Question 13

13. Deux signaux en phase se superposent avec des amplitudes qui s’ajoutent : de quel type d’interférence s’agit-il ?

D’une interférence constructive, car les signaux en phase renforcent leur amplitude résultante.

D’une interférence constructive, car les signaux en opposition de phase renforcent leur amplitude résultante.

D’une interférence destructive, car les signaux en phase réduisent leur amplitude résultante.

D’une interférence destructive, car les signaux de même fréquence annulent leur amplitude résultante.

Explication

L’interférence constructive correspond à la superposition de signaux en phase dont les amplitudes s’ajoutent. L’interférence destructive concerne des signaux en opposition de phase, et non des signaux en phase.

Answer

D’une interférence constructive, car les signaux en phase renforcent leur amplitude résultante.

Question 14

14. Que se produit-il lorsque deux signaux en opposition de phase se superposent dans une interférence destructive ?

Leurs amplitudes s’ajoutent pour produire un signal renforcé.

Leurs amplitudes s’annulent lors de leur superposition.

Leurs phases deviennent identiques et restent ainsi après le croisement.

Leur fréquence commune augmente au moment de la superposition.

Explication

En opposition de phase, les deux signaux se compensent et s’annulent lors de leur superposition. L’addition des amplitudes caractérise plutôt une interférence constructive entre signaux en phase.

Answer

Leurs amplitudes s’annulent lors de leur superposition.

Question 15

15. Dans le dispositif de Young, quel rôle jouent les deux fentes éclairées par un laser ?

Elles absorbent la lumière du laser, et la réflexion crée deux faisceaux qui restent distincts sur l’écran.

Elles émettent des ondes en opposition de phase, et la diffraction empêche leur superposition sur l’écran.

Elles émettent de la lumière de façon synchrone, et la diffraction permet aux ondes de se superposer sur une partie de l’écran.

Elles émettent de la lumière à des fréquences différentes, et la réfraction permet aux ondes de se séparer sur l’écran.

Explication

Dans l’expérience de Young, le laser éclaire deux fentes qui émettent de façon synchrone, et la diffraction rend possible la superposition des ondes sur une partie de l’écran. Des fréquences différentes ne décrivent pas ces deux sources synchrones.

Answer

Elles émettent de la lumière de façon synchrone, et la diffraction permet aux ondes de se superposer sur une partie de l’écran.

Question 16

16. Quel motif apparaît sur l’écran lorsque les ondes lumineuses issues des deux sources se superposent ?

Deux images isolées, chacune correspondant à une source lumineuse.

Une zone uniformément brillante entourée d’une zone uniformément sombre.

Une alternance de franges colorées et de franges transparentes.

Une alternance de franges brillantes et de franges sombres.

Explication

La superposition des ondes lumineuses des deux sources produit des franges d’interférence brillantes et sombres. Deux images isolées ne rendraient pas compte du motif créé par leur superposition.

Answer

Une alternance de franges brillantes et de franges sombres.

Question 17

17. Dans une expérience de Young, la distance entre les fentes augmente tandis que la longueur d’onde et la distance à l’écran restent constantes : comment varie l’interfrange selon $i = \frac{\lambda D}{a}$ ?

Elle reste constante, car l’écartement des fentes n’intervient pas dans l’interfrange.

Elle augmente, car l’interfrange est proportionnel à l’écartement des fentes.

Elle diminue, car l’interfrange est inversement proportionnel à l’écartement des fentes.

Elle augmente, car l’interfrange varie avec le carré de l’écartement des fentes.

Explication

Dans la relation $i = \frac{\lambda D}{a}$ , l’écartement des fentes $a$ est au dénominateur : l’augmenter réduit donc l’interfrange. Une proportionnalité directe inverserait le sens de cette dépendance.

Answer

Elle diminue, car l’interfrange est inversement proportionnel à l’écartement des fentes.

Question 18

18. À quelle condition une frange brillante se forme-t-elle lorsque les deux signaux lumineux arrivent en phase ?

La différence de marche vérifie

\delta = n\lambda

, où

n

est un entier.

La différence de marche vérifie

\delta = \left(n + \frac{1}{2}\right)\lambda

, où

n

est un entier.

La différence de marche vérifie

\delta = nD

, où

n

est un entier.

La différence de marche vérifie

\delta = \frac{\lambda}{n}

, où

n

est un entier non nul.

Explication

Une frange brillante est associée à une interférence constructive : les signaux arrivent en phase lorsque la différence de marche vaut un multiple entier de la longueur d’onde. Une demi-longueur d’onde supplémentaire correspond à une opposition de phase, pas à la condition donnée pour une frange brillante.

Answer

La différence de marche vérifie $$\delta = n\lambda$$, où $$n$$ est un entier.

QCM : Phénomènes ondulatoires (18 questions)

Questions et réponses du QCM

1. Lorsqu’une perturbation se propage dans un milieu matériel sous forme d’onde mécanique progressive, que transporte-t-elle ?

2. Quel mécanisme décrit la propagation d’une onde sonore dans un milieu ?

3. Un capteur reçoit une puissance sonore $P$ sur une surface $S$ . Quelle relation donne l’intensité sonore reçue ?

4. Quelle expression relie le niveau sonore $L$ à l’intensité $I$ et à l’intensité de référence $I_0$ ?

5. Que désigne la célérité d’une onde ?

6. Une oscillation a une période $T = 0{,}25\ \mathrm{s}$ . Quelle est sa fréquence ?

7. À quoi correspond la période temporelle $T$ d’une onde en un point donné ?

8. Une onde a une longueur d’onde de $0{,}80\ \mathrm{m}$ et une fréquence de $5\ \mathrm{Hz}$ . Quelle est sa célérité ?

9. Une onde rectiligne rencontre une ouverture et change de direction de propagation : quel phénomène observe-t-on ?

10. Dans quelle condition la diffraction d’une onde est-elle significative au niveau d’une ouverture ?

11. Pour une onde de longueur d’onde $\lambda$ traversant une fente de largeur $a$ , quelle relation donne l’angle de diffraction $\theta$ en radians ?

12. Que se passe-t-il lorsque deux ondes se croisent puis continuent leur propagation ?

13. Deux signaux en phase se superposent avec des amplitudes qui s’ajoutent : de quel type d’interférence s’agit-il ?

14. Que se produit-il lorsque deux signaux en opposition de phase se superposent dans une interférence destructive ?

15. Dans le dispositif de Young, quel rôle jouent les deux fentes éclairées par un laser ?

16. Quel motif apparaît sur l’écran lorsque les ondes lumineuses issues des deux sources se superposent ?

17. Dans une expérience de Young, la distance entre les fentes augmente tandis que la longueur d’onde et la distance à l’écran restent constantes : comment varie l’interfrange selon $i = \frac{\lambda D}{a}$ ?

18. À quelle condition une frange brillante se forme-t-elle lorsque les deux signaux lumineux arrivent en phase ?

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QCM : Phénomènes ondulatoires (18 questions)

Questions et réponses du QCM

1. Lorsqu’une perturbation se propage dans un milieu matériel sous forme d’onde mécanique progressive, que transporte-t-elle ?

2. Quel mécanisme décrit la propagation d’une onde sonore dans un milieu ?

3. Un capteur reçoit une puissance sonore PPP sur une surface SSS. Quelle relation donne l’intensité sonore reçue ?

4. Quelle expression relie le niveau sonore LLL à l’intensité III et à l’intensité de référence I0I_0I0​ ?

5. Que désigne la célérité d’une onde ?

6. Une oscillation a une période T=0,25 sT = 0{,}25\ \mathrm{s}T=0,25 s. Quelle est sa fréquence ?

7. À quoi correspond la période temporelle TTT d’une onde en un point donné ?

8. Une onde a une longueur d’onde de 0,80 m0{,}80\ \mathrm{m}0,80 m et une fréquence de 5 Hz5\ \mathrm{Hz}5 Hz. Quelle est sa célérité ?

9. Une onde rectiligne rencontre une ouverture et change de direction de propagation : quel phénomène observe-t-on ?

10. Dans quelle condition la diffraction d’une onde est-elle significative au niveau d’une ouverture ?

11. Pour une onde de longueur d’onde λ\lambdaλ traversant une fente de largeur aaa, quelle relation donne l’angle de diffraction θ\thetaθ en radians ?

12. Que se passe-t-il lorsque deux ondes se croisent puis continuent leur propagation ?

13. Deux signaux en phase se superposent avec des amplitudes qui s’ajoutent : de quel type d’interférence s’agit-il ?

14. Que se produit-il lorsque deux signaux en opposition de phase se superposent dans une interférence destructive ?

15. Dans le dispositif de Young, quel rôle jouent les deux fentes éclairées par un laser ?

16. Quel motif apparaît sur l’écran lorsque les ondes lumineuses issues des deux sources se superposent ?

17. Dans une expérience de Young, la distance entre les fentes augmente tandis que la longueur d’onde et la distance à l’écran restent constantes : comment varie l’interfrange selon i=λDai = \frac{\lambda D}{a}i=aλD​ ?

18. À quelle condition une frange brillante se forme-t-elle lorsque les deux signaux lumineux arrivent en phase ?

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3. Un capteur reçoit une puissance sonore $P$ sur une surface $S$ . Quelle relation donne l’intensité sonore reçue ?

4. Quelle expression relie le niveau sonore $L$ à l’intensité $I$ et à l’intensité de référence $I_0$ ?

6. Une oscillation a une période $T = 0{,}25\ \mathrm{s}$ . Quelle est sa fréquence ?

7. À quoi correspond la période temporelle $T$ d’une onde en un point donné ?

8. Une onde a une longueur d’onde de $0{,}80\ \mathrm{m}$ et une fréquence de $5\ \mathrm{Hz}$ . Quelle est sa célérité ?

11. Pour une onde de longueur d’onde $\lambda$ traversant une fente de largeur $a$ , quelle relation donne l’angle de diffraction $\theta$ en radians ?

17. Dans une expérience de Young, la distance entre les fentes augmente tandis que la longueur d’onde et la distance à l’écran restent constantes : comment varie l’interfrange selon $i = \frac{\lambda D}{a}$ ?