QCM : Physique et biophysique acoustique (20 questions)

Questions et réponses du QCM

1. Comment les enseignements de première année répartissent-ils les heures entre les trois domaines du programme ?

Quarante heures de physique, trente heures de biophysique et acoustique, vingt heures d’électricité et électronique
Trente heures de physique, quarante heures de biophysique et acoustique, vingt heures d’électricité et électronique
Trente heures pour chacun : physique, biophysique et acoustique, électricité et électronique
Vingt heures de physique, trente heures de biophysique et acoustique, quarante heures d’électricité et électronique

Trente heures pour chacun : physique, biophysique et acoustique, électricité et électronique

Explication

Le programme attribue trente heures à chacun des trois enseignements. Les répartitions inégales proposées modifient le volume prévu pour au moins un domaine.

2. Quelle organisation horaire distingue les cours théoriques des travaux pratiques ?

Quatre-vingt-dix heures théoriques et cinquante heures de travaux pratiques
Soixante-dix heures théoriques et soixante-dix heures de travaux pratiques
Cent heures théoriques et quarante heures de travaux pratiques
Cinquante heures théoriques et quatre-vingt-dix heures de travaux pratiques

Quatre-vingt-dix heures théoriques et cinquante heures de travaux pratiques

Explication

L’enseignement comprend quatre-vingt-dix heures théoriques et cinquante heures de travaux pratiques. L’inversion des deux volumes ne correspond pas à cette organisation.

3. Quelles sont les modalités de l’épreuve de contrôle continu de physique et biophysique organisée en janvier ?

Deux heures et soixante QCM, répartis également entre physique et biophysique
Une heure et soixante QCM, répartis également entre physique et biophysique
Deux heures et soixante QCM, dont quarante de physique et vingt de biophysique
Deux heures et quarante QCM, répartis également entre physique et biophysique

Deux heures et soixante QCM, répartis également entre physique et biophysique

Explication

L’épreuve de contrôle continu de janvier dure deux heures et comporte trente QCM de physique et trente de biophysique. La durée d’une heure correspond à une autre épreuve pratique, pas à ce contrôle continu.

4. Un étudiant passe l’épreuve pratique de physique et biophysique en juin : comment son sujet est-il déterminé ?

Il tire au sort un sujet parmi huit sujets de TP, dont quatre de physique et quatre de biophysique
Il tire au sort un sujet parmi huit sujets de TP, dont cinq de physique et trois de biophysique
Il tire au sort un sujet parmi six sujets de TP, répartis également entre les deux disciplines
Il choisit un sujet parmi huit sujets de TP, dont quatre de physique et quatre de biophysique

Il tire au sort un sujet parmi huit sujets de TP, dont quatre de physique et quatre de biophysique

Explication

Le sujet est tiré au sort parmi huit sujets, répartis à parts égales entre physique et biophysique. Le choix libre du sujet est une confusion plausible, mais c’est bien un tirage au sort qui détermine le sujet.

5. À quelle fréquence ont lieu les interrogations et quelle forme prennent-elles ?

Toutes les deux séances, pendant environ 20 à 30 minutes, avec deux QCM et deux questions rédactionnelles
Toutes les trois séances, pendant environ 20 à 30 minutes, avec quatre QCM et deux questions rédactionnelles
Toutes les trois séances, pendant environ 40 à 50 minutes, avec deux QCM et deux questions rédactionnelles
Toutes les trois séances, pendant environ 20 à 30 minutes, avec deux QCM et deux questions rédactionnelles

Toutes les trois séances, pendant environ 20 à 30 minutes, avec deux QCM et deux questions rédactionnelles

Explication

Les interrogations ont lieu toutes les trois séances et durent environ 20 à 30 minutes, avec deux questions de type QCM et deux questions rédactionnelles. La fréquence de deux séances ne correspond pas au rythme prévu.

6. Quel ensemble de domaines appartient au programme de physique, biophysique et acoustique ?

Dynamique des vibrations, propriétés des ondes, électroacoustique, acoustique architecturale et métrologie, traitement du signal
Dynamique des fluides, propriétés des ondes, électroacoustique, acoustique environnementale et métrologie, traitement du signal
Dynamique des vibrations, propriétés des ondes, électroacoustique, acoustique environnementale et métrologie, imagerie médicale
Dynamique des vibrations, propriétés des ondes, électroacoustique, acoustique environnementale et métrologie, traitement du signal

Dynamique des vibrations, propriétés des ondes, électroacoustique, acoustique environnementale et métrologie, traitement du signal

Explication

Le programme couvre la dynamique des vibrations, les propriétés des ondes, l’électroacoustique, l’acoustique environnementale et la métrologie, ainsi que le traitement du signal. L’acoustique architecturale est proche par son domaine, mais elle ne figure pas parmi les domaines énumérés ici.

7. Quel contenu relève du traitement du signal dans le programme ?

Les types de signaux, le filtrage analogique, la modulation et la représentation des signaux sonores
Les types de signaux, le filtrage analogique, la numérisation et la représentation des signaux sonores
Les types de signaux, le filtrage numérique, la numérisation et la représentation des signaux sonores
Les types de signaux, le filtrage analogique, la numérisation et la propagation des ondes sonores

Les types de signaux, le filtrage analogique, la numérisation et la représentation des signaux sonores

Explication

Le traitement du signal aborde les types de signaux, le filtrage analogique, la numérisation et la représentation des signaux sonores. Le filtrage numérique peut sembler proche, mais le contenu indiqué porte sur le filtrage analogique.

8. Quelle propriété caractérise un oscillateur ?

Un système conserve une grandeur physique constante autour d’un état d’équilibre.
Une grandeur physique augmente continuellement à partir d’un état initial.
Une grandeur physique change une seule fois lorsqu’un système quitte son état initial.
Une grandeur physique varie de part et d’autre d’un état d’équilibre.

Une grandeur physique varie de part et d’autre d’un état d’équilibre.

Explication

Un oscillateur se caractérise par la variation d’une grandeur de part et d’autre d’un état d’équilibre. Une variation continue dans un seul sens ne décrit pas cette évolution autour de l’équilibre.

9. Qu’est-ce qui distingue un oscillateur harmonique d’un oscillateur seulement périodique ?

Sa grandeur varie de façon sinusoïdale au cours du temps.
Sa grandeur reste constante pendant chaque intervalle de répétition.
Sa grandeur reprend des valeurs identiques à intervalles réguliers.
Sa grandeur s’écarte de l’équilibre puis y revient une seule fois.

Sa grandeur varie de façon sinusoïdale au cours du temps.

Explication

Un oscillateur harmonique présente une variation sinusoïdale au cours du temps. La répétition identique des variations caractérise la périodicité, mais ne suffit pas à établir une forme sinusoïdale.

10. Quel modèle décrit un pendule simple idéal ?

Un point matériel suspendu à un point fixe par un fil inextensible et sans masse, soumis à la pesanteur.
Un point matériel fixé à un ressort sans masse, oscillant sous l’action de la force élastique.
Un solide roulant autour d’un axe mobile, entraîné par une force de rappel horizontale.
Un solide étendu suspendu à un fil extensible et massif, soumis à la pesanteur.

Un point matériel suspendu à un point fixe par un fil inextensible et sans masse, soumis à la pesanteur.

Explication

Le pendule simple idéal est modélisé par un point matériel relié à un point fixe par un fil inextensible et sans masse, et oscille sous l’effet de la pesanteur. Un point matériel attaché à un ressort relève plutôt du modèle masse-ressort.

11. Quelles conditions sont supposées pour étudier le pendule simple dans le régime des petites oscillations ?

Fil inextensible et massif, masse concentrée au point d’attache, faible angle et présence de frottement.
Fil de masse négligeable, masse concentrée au centre de gravité, angle inférieur à 10° et absence de frottement.
Fil extensible, masse répartie dans le fil, angle inférieur à 10° et présence de frottement.
Fil de masse négligeable, masse concentrée au centre de gravité, angle supérieur à 10° et absence de frottement.

Fil de masse négligeable, masse concentrée au centre de gravité, angle inférieur à 10° et absence de frottement.

Explication

L’étude suppose un fil de masse négligeable, une masse concentrée au centre de gravité, de faibles élongations avec θ<10∘\theta < 10^\circ et l’absence de frottement. Un angle supérieur à cette limite ne satisfait pas l’hypothèse des petites élongations.

12. Pour de petits angles, quelle équation décrit le mouvement angulaire d’un pendule simple ?

θ¨+glθ=0\ddot{\theta}+\frac{g}{l}\theta=0
θ¨−glθ=0\ddot{\theta}-\frac{g}{l}\theta=0
θ¨+lgθ=0\ddot{\theta}+\frac{l}{g}\theta=0
θ¨+glθ=0\ddot{\theta}+g l\theta=0

$$\ddot{\theta}+\frac{g}{l}\theta=0$$

Explication

Pour les petits angles, l’approximation sin⁡θ≈θ\sin\theta\approx\theta conduit à l’équation θ¨+glθ=0\ddot{\theta}+\frac{g}{l}\theta=0. Remplacer le rapport gl\frac{g}{l} par lg\frac{l}{g} inverse le rôle de la longueur et de l’accélération de la pesanteur.

13. Un pendule simple a une longueur ll et oscille dans le régime des petites oscillations sous une pesanteur gg. Quelles sont sa pulsation propre et sa période propre ?

ω0=lg\omega_0=\sqrt{\frac{l}{g}} et T0=2πglT_0=2\pi\sqrt{\frac{g}{l}}
ω0=gl\omega_0=\sqrt{\frac{g}{l}} et T0=2πglT_0=2\pi\sqrt{\frac{g}{l}}
ω0=gl\omega_0=\sqrt{\frac{g}{l}} et T0=2πlgT_0=2\pi\sqrt{\frac{l}{g}}
ω0=lg\omega_0=\sqrt{\frac{l}{g}} et T0=2πlgT_0=2\pi\sqrt{\frac{l}{g}}

$$\omega_0=\sqrt{\frac{g}{l}}$$ et $$T_0=2\pi\sqrt{\frac{l}{g}}$$

Explication

La pulsation propre est ω0=gl\omega_0=\sqrt{\frac{g}{l}} et la période propre est T0=2πlgT_0=2\pi\sqrt{\frac{l}{g}}. L’expression de la période doit croître avec la racine de la longueur, et non avec la racine de gl\frac{g}{l}.

14. Pour un système masse-ressort sans frottement, de masse mm et de raideur kk, quelles expressions décrivent le mouvement et sa période propre ?

x¨+kmx=0\ddot{x}+\frac{k}{m}x=0 et T0=2πkmT_0=2\pi\sqrt{\frac{k}{m}}
x¨+kmx=0\ddot{x}+\frac{k}{m}x=0 et T0=2πmkT_0=2\pi\sqrt{\frac{m}{k}}
x¨+mkx=0\ddot{x}+\frac{m}{k}x=0 et T0=2πkmT_0=2\pi\sqrt{\frac{k}{m}}
x¨−kmx=0\ddot{x}-\frac{k}{m}x=0 et T0=2πmkT_0=2\pi\sqrt{\frac{m}{k}}

$$\ddot{x}+\frac{k}{m}x=0$$ et $$T_0=2\pi\sqrt{\frac{m}{k}}$$

Explication

Sans frottement, le mouvement vérifie x¨+kmx=0\ddot{x}+\frac{k}{m}x=0 et sa période propre vaut 2πmk2\pi\sqrt{\frac{m}{k}}. La période ne varie pas comme km\sqrt{\frac{k}{m}}, qui correspond à la dépendance de la pulsation propre.

15. Comment s’exprime l’énergie mécanique d’un système masse-ressort horizontal sans frottement, et que devient-elle au cours du mouvement ?

Em=mv2+kx2E_m=mv^2+kx^2 et elle augmente au cours du mouvement.
Em=12mv2+12kx2E_m=\frac{1}{2}mv^2+\frac{1}{2}kx^2 et elle diminue au cours du mouvement.
Em=12mv2−12kx2E_m=\frac{1}{2}mv^2-\frac{1}{2}kx^2 et elle reste constante.
Em=12mv2+12kx2E_m=\frac{1}{2}mv^2+\frac{1}{2}kx^2 et elle reste constante.

$$E_m=\frac{1}{2}mv^2+\frac{1}{2}kx^2$$ et elle reste constante.

Explication

L’énergie mécanique est la somme de l’énergie cinétique et de l’énergie potentielle élastique, soit 12mv2+12kx2\frac{1}{2}mv^2+\frac{1}{2}kx^2, et elle reste constante sans frottement. Un signe négatif devant le terme élastique ne représente pas cette énergie potentielle.

16. Quel dispositif constitue un résonateur de Helmholtz ?

Une cavité remplie de gaz, ouverte par un col, où l’air oscillant et la compressibilité de la cavité forment un système résonant.
Un tube ouvert à ses deux extrémités, où une onde stationnaire se forme par réflexion de l’air dans le tube.
Un conduit fermé à ses deux extrémités, où l’air reste immobile tandis que la paroi absorbe les vibrations.
Une membrane tendue au-dessus d’une cavité, dont la vibration constitue à elle seule le système résonant.

Une cavité remplie de gaz, ouverte par un col, où l’air oscillant et la compressibilité de la cavité forment un système résonant.

Explication

Le résonateur associe l’air oscillant dans le col à la compressibilité de l’air contenu dans la cavité. Un tube ouvert à ses deux extrémités peut aussi résonner, mais il ne correspond pas à cette configuration de cavité ouverte par un col.

17. À quelles fréquences un résonateur de Helmholtz renforce-t-il le son reçu ?

À toutes les fréquences, dans la même proportion.
Aux fréquences qui ne correspondent pas à ses modes de résonance.
Aux fréquences les plus élevées, indépendamment de la cavité.
À certaines fréquences de résonance propres au résonateur.

À certaines fréquences de résonance propres au résonateur.

Explication

Le résonateur amplifie le son reçu pour certaines fréquences de résonance. Il ne renforce donc pas toutes les fréquences de manière identique.

18. Pour un résonateur de Helmholtz, que devient la fréquence de résonance si la section S du col augmente, tandis que V, L et c restent constants ?

Elle diminue, car la fréquence varie comme l’inverse de la racine carrée de S.
Elle reste inchangée, car seule la longueur L détermine la fréquence.
Elle augmente proportionnellement à S, sans dépendre de la géométrie du col.
Elle augmente, car la fréquence varie comme la racine carrée de S.

Elle augmente, car la fréquence varie comme la racine carrée de S.

Explication

La relation f0=c2πSVLf_0=\frac{c}{2\pi}\sqrt{\frac{S}{VL}} montre que la fréquence augmente avec la racine carrée de la section du col. Elle ne varie pas en sens inverse de S lorsque les autres paramètres restent fixes.

19. Dans un circuit LC idéal, quelle expression donne la période propre des oscillations en fonction de L et C ?

T0=2πLCT_0=2\pi\sqrt{\frac{L}{C}}
T0=1LCT_0=\frac{1}{\sqrt{LC}}
T0=2πLCT_0=\frac{2\pi}{\sqrt{LC}}
T0=2πLCT_0=2\pi\sqrt{LC}

$$T_0=2\pi\sqrt{LC}$$

Explication

La période propre d’un circuit LC idéal est T0=2πLCT_0=2\pi\sqrt{LC}. L’expression 1/LC1/\sqrt{LC} correspond à la pulsation propre, et non à la période.

20. Dans l’analogie électromécanique du circuit LC, à quoi correspondent la masse m et la raideur k ?

La masse m correspond à la capacité C, et la raideur k à l’inductance L.
La masse m correspond à la résistance R, et la raideur k à la capacité C.
La masse m correspond à l’inductance L, et la raideur k à l’inverse de la capacité 1/C.
La masse m correspond à l’inverse de la capacité 1/C, et la raideur k à l’inductance L.

La masse m correspond à l’inductance L, et la raideur k à l’inverse de la capacité 1/C.

Explication

Dans l’analogie, l’inertie mécanique représentée par la masse correspond à l’inductance, tandis que la raideur correspond à l’inverse de la capacité. Associer la masse à C confond cette correspondance avec une autre grandeur électrique.

Révisez avec les flashcards

Mémorisez les réponses avec 55 flashcards sur Physique et biophysique acoustique.

Combien d’heures dure chacun des trois enseignements du programme de première année ?

30 heures.

Quand et combien de temps dure le contrôle continu de physique et biophysique ?

Deux heures en janvier.

Comment les 60 QCM du contrôle continu sont-ils répartis ?

30 questions de physique et 30 de biophysique.

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Approfondir avec la fiche

Consultez la fiche de révision complète sur Physique et biophysique acoustique.

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