QCM : Propagation d’un signal — 28 questions

Questions et réponses du QCM

1. Un milieu transparent possède un indice de réfraction n=1,5n=1,5. Quelle est la célérité d’une onde électromagnétique dans ce milieu, avec c=3,0×108 m s−1c=3,0\times10^8\,\mathrm{m\,s^{-1}} dans le vide ?

1,5×108 m s−11,5\times10^8\,\mathrm{m\,s^{-1}}
2,0×108 m s−12,0\times10^8\,\mathrm{m\,s^{-1}}
3,0×108 m s−13,0\times10^8\,\mathrm{m\,s^{-1}}
4,5×108 m s−14,5\times10^8\,\mathrm{m\,s^{-1}}

$$2,0\times10^8\,\mathrm{m\,s^{-1}}$$

Explication

La relation v=cnv=\frac{c}{n} donne ici v=3,0×1081,5=2,0×108 m s−1v=\frac{3,0\times10^8}{1,5}=2,0\times10^8\,\mathrm{m\,s^{-1}}. La célérité dans le milieu matériel est donc inférieure à celle du vide, et non multipliée par l’indice.

2. Dans quel modèle théorique de propagation des ondes le milieu est-il supposé homogène, illimité, non dispersif et transparent ?

Dans le modèle d’un milieu homogène, limité, dispersif et partiellement absorbant.
Dans le modèle d’un milieu hétérogène, illimité, non dispersif et réfléchissant.
Dans le modèle d’un milieu hétérogène, limité, dispersif et fortement absorbant.
Dans le modèle d’un milieu homogène, illimité, non dispersif et non absorbant.

Dans le modèle d’un milieu homogène, illimité, non dispersif et non absorbant.

Explication

Le modèle étudié considère un milieu homogène et illimité, sans dispersion ni absorption. Les autres descriptions introduisent des propriétés qui ne correspondent pas aux hypothèses du modèle.

3. Pour une onde progressive sinusoïdale, quelles périodicités peut-on observer ?

Une périodicité spatiale sans variation temporelle du signal.
Une périodicité temporelle sans périodicité spatiale mesurable.
Une périodicité spatiale en un point et une périodicité temporelle à un instant donné.
Une périodicité temporelle en un point et une périodicité spatiale à un instant donné.

Une périodicité temporelle en un point et une périodicité spatiale à un instant donné.

Explication

Une onde progressive sinusoïdale varie de façon sinusoïdale avec le temps en un point et avec la position à un instant donné. Elle possède donc à la fois une période temporelle et une longueur d’onde, contrairement à un signal décrit par une seule variation temporelle.

4. Une tension sinusoïdale a une amplitude Sm=6 VS_m=6\,\mathrm{V}. Quelles sont sa valeur crête à crête et sa valeur efficace ?

Scc=62 VS_{cc}=\frac{6}{\sqrt{2}}\,\mathrm{V} et Seff=12 VS_{eff}=12\,\mathrm{V}
Scc=3 VS_{cc}=3\,\mathrm{V} et Seff=62 VS_{eff}=6\sqrt{2}\,\mathrm{V}
Scc=6 VS_{cc}=6\,\mathrm{V} et Seff=12 VS_{eff}=12\,\mathrm{V}
Scc=12 VS_{cc}=12\,\mathrm{V} et Seff=62 VS_{eff}=\frac{6}{\sqrt{2}}\,\mathrm{V}

$$S_{cc}=12\,\mathrm{V}$$ et $$S_{eff}=\frac{6}{\sqrt{2}}\,\mathrm{V}$$

Explication

Pour un signal sinusoïdal, Scc=2SmS_{cc}=2S_m et Seff=Sm2S_{eff}=\frac{S_m}{\sqrt{2}}, d’où les valeurs indiquées pour Sm=6 VS_m=6\,\mathrm{V}. La valeur crête à crête est donc le double de l’amplitude, tandis que la valeur efficace lui est inférieure.

5. Quelle expression représente un signal sinusoïdal de manière générale ?

s(t)=Sm+ωt+ψs(t)=S_m+\omega t+\psi
s(t)=cos⁡(Smt+ω+ψ)s(t)=\cos(S_m t+\omega+\psi)
s(t)=Smωt+ψs(t)=\frac{S_m}{\omega t+\psi}
s(t)=Smcos⁡(ωt+ψ)s(t)=S_m\cos(\omega t+\psi)

$$s(t)=S_m\cos(\omega t+\psi)$$

Explication

Un signal sinusoïdal s’écrit sous la forme s(t)=Smcos⁡(ωt+ψ)s(t)=S_m\cos(\omega t+\psi). Une addition ou une division des grandeurs ne décrit pas la forme sinusoïdale définie ici.

6. Quelle propriété permet de définir un signal acoustique ?

C’est un signal chimique associé à une variation de concentration
C’est un signal mécanique associé à une variation locale de pression
C’est un signal thermique associé à une variation globale de température
C’est un signal lumineux associé à une variation locale d’intensité

C’est un signal mécanique associé à une variation locale de pression

Explication

Un signal acoustique est un signal mécanique qui se propage dans un milieu fluide ou solide et correspond à une variation locale de pression. Les variations d’intensité lumineuse, de température ou de concentration décrivent d’autres types de signaux.

7. Que représente la célérité d’une onde ?

La durée nécessaire à une oscillation complète du signal.
La fréquence de répétition du signal au cours du temps.
La distance entre deux maxima successifs du signal.
La vitesse de propagation du signal, de l’information et de l’énergie.

La vitesse de propagation du signal, de l’information et de l’énergie.

Explication

La célérité mesure la vitesse à laquelle l’onde transmet le signal, l’information et l’énergie, en mètres par seconde. La fréquence et la période décrivent la répétition temporelle, tandis que la distance entre maxima correspond à la longueur d’onde.

8. Dans quel ordre les éléments se succèdent-ils dans une chaîne de transmission d’un signal ?

Émetteur, entrée, récepteur, canal, sortie
Canal, entrée, émetteur, sortie, récepteur
Entrée, récepteur, canal, émetteur, sortie
Entrée, émetteur, canal, récepteur, sortie

Entrée, émetteur, canal, récepteur, sortie

Explication

La chaîne suit l’ordre entrée, émetteur, canal de transmission, récepteur, puis sortie. Le récepteur intervient après le canal pour capter le signal et en extraire l’information.

9. Que caractérise un signal mécanique qui se propage dans un milieu matériel élastique ?

Une variation de température qui traverse un milieu matériel élastique
Une perturbation qui déforme le milieu sans déplacement global de matière
Une émission lumineuse qui se propage dans un espace dépourvu de matière
Un déplacement global de matière provoqué par une force extérieure

Une perturbation qui déforme le milieu sans déplacement global de matière

Explication

Un signal mécanique est une perturbation se propageant dans un milieu matériel élastique et déformant ce milieu à son passage. La matière ne se déplace pas globalement avec la perturbation, contrairement à un transport de matière.

10. Dans l’expression s(t)=Smcos⁡(ωt+ψ)s(t)=S_m\cos(\omega t+\psi), quelle grandeur s’exprime en rad s−1\mathrm{rad\,s^{-1}} ?

L’amplitude SmS_m
La phase instantanée ωt+ψ\omega t+\psi
La phase à l’origine ψ\psi
La pulsation ω\omega

La pulsation $$\omega$$

Explication

La pulsation ω\omega s’exprime en radians par seconde, soit rad s−1\mathrm{rad\,s^{-1}}. La fréquence s’exprime en hertz, tandis que SmS_m représente l’amplitude et ψ\psi la phase à l’origine.

11. Lorsqu’une onde sismique atteint un milieu liquide, que peut-on prévoir concernant les ondes P et S ?

Les deux types d’ondes traversent le liquide avec la même célérité.
Les ondes S peuvent traverser le liquide, tandis que les ondes P y sont arrêtées.
Les ondes P peuvent traverser le liquide, tandis que les ondes S y sont arrêtées.
Les deux types d’ondes sont arrêtés dès qu’elles rencontrent le liquide.

Les ondes P peuvent traverser le liquide, tandis que les ondes S y sont arrêtées.

Explication

Les ondes P se propagent dans les liquides, tandis que les ondes S ne les traversent pas. Cette différence explique notamment l’arrêt des ondes S par le noyau externe liquide.

12. Pour une tension u(t)=U0+Umcos⁡(ωt+φ)u(t)=U_0+U_m\cos(\omega t+\varphi), que visualise le mode AC d’un oscilloscope ?

La composante alternative Umcos⁡(ωt+φ)U_m\cos(\omega t+\varphi)
La valeur constante U0U_0 après suppression des oscillations
Une tension nulle, car le condensateur bloque toute variation
La tension complète avec son décalage continu U0U_0

La composante alternative $$U_m\cos(\omega t+\varphi)$$

Explication

Le mode AC utilise un condensateur qui supprime la composante continue U0U_0 et laisse apparaître la composante alternative. Le mode DC, lui, conserve le décalage continu et affiche la totalité du signal.

13. Quelle caractéristique distingue une onde longitudinale d’une onde transversale ?

La perturbation est parallèle à la propagation pour l’onde longitudinale et perpendiculaire pour l’onde transversale.
La fréquence est parallèle à la propagation pour l’onde longitudinale et perpendiculaire pour l’onde transversale.
La propagation est parallèle au support pour l’onde longitudinale et perpendiculaire pour l’onde transversale.
La perturbation est perpendiculaire à la propagation pour l’onde longitudinale et parallèle pour l’onde transversale.

La perturbation est parallèle à la propagation pour l’onde longitudinale et perpendiculaire pour l’onde transversale.

Explication

Une onde longitudinale oscille dans la direction de propagation, tandis qu’une onde transversale oscille perpendiculairement à cette direction. La confusion fréquente consiste à inverser ces deux orientations.

14. Quelle condition doit être respectée par un signal pendant sa transmission pour que le destinataire reçoive correctement le message ?

Il doit transporter une quantité d’information supérieure au message initial
Il doit conserver presque toute l’information initiale
Il doit être converti en signal mécanique avant d’atteindre le récepteur
Il doit modifier progressivement le message pour l’adapter au canal

Il doit conserver presque toute l’information initiale

Explication

Un signal correctement transmis conserve presque toute l’information initiale au cours de la chaîne. Modifier largement le message ou augmenter son contenu ne garantit pas la fidélité de la transmission.

15. Qu’est-ce qu’un signal dans une chaîne de transmission de l’information ?

Une grandeur physique qui transporte une information vers un destinataire
Un appareil qui reçoit une information et la restitue sous forme de message
Une suite de symboles codés produite après la réception du message
Un message abstrait qui existe indépendamment de tout support physique

Une grandeur physique qui transporte une information vers un destinataire

Explication

Un signal est une grandeur physique servant de support au transport de l’information entre une source et un destinataire. Le message constitue l’information transportée, tandis que le signal en est le support physique.

16. Quel instrument permet de mesurer directement une tension, une intensité et une résistance avec les fonctions appropriées ?

Un multimètre utilisé en voltmètre, ampèremètre ou ohmmètre
Un condensateur de couplage placé entre deux conducteurs
Un générateur basse fréquence muni d’une sortie sinusoïdale
Un oscilloscope réglé avec une base de temps adaptée

Un multimètre utilisé en voltmètre, ampèremètre ou ohmmètre

Explication

Un multimètre peut fonctionner comme voltmètre, ampèremètre ou ohmmètre pour mesurer directement ces trois grandeurs. L’oscilloscope sert principalement à visualiser l’évolution temporelle d’une tension et à en analyser les caractéristiques.

17. Une onde se propage à 340 m s−1340\,\mathrm{m\,s^{-1}} avec une fréquence de 170 Hz170\,\mathrm{Hz}. Quelle est sa longueur d’onde ?

57800 m57800\,\mathrm{m}
2,0 m2,0\,\mathrm{m}
510 m510\,\mathrm{m}
0,50 m0,50\,\mathrm{m}

$$2,0\,\mathrm{m}$$

Explication

La relation λ=cf\lambda=\frac{c}{f} donne λ=340170=2,0 m\lambda=\frac{340}{170}=2,0\,\mathrm{m}. La valeur 0,50 m0,50\,\mathrm{m} résulterait d’un rapport inversé entre la célérité et la fréquence.

18. Un signal périodique a une période de 2,0 ms2{,}0\,\mathrm{ms}. Quelle est sa fréquence ?

0,002 Hz0{,}002\,\mathrm{Hz}
2000 Hz2000\,\mathrm{Hz}
500 Hz500\,\mathrm{Hz}
2,0 Hz2{,}0\,\mathrm{Hz}

$$500\,\mathrm{Hz}$$

Explication

En convertissant la période en secondes, on obtient T=0,002 sT=0{,}002\,\mathrm{s}, puis f=1T=500 Hzf=\frac{1}{T}=500\,\mathrm{Hz}. La valeur 2000 Hz2000\,\mathrm{Hz} correspondrait à une confusion dans l’inversion de la relation entre période et fréquence.

19. Comment définit-on la longueur d’onde à un instant donné ?

Comme la fréquence correspondant à deux oscillations consécutives.
Comme la distance entre deux maxima consécutifs ou deux minima consécutifs.
Comme la distance parcourue par l’onde pendant une demi-période.
Comme la durée entre deux maxima consécutifs observés en un point.

Comme la distance entre deux maxima consécutifs ou deux minima consécutifs.

Explication

La longueur d’onde est une périodicité spatiale : elle sépare deux maxima successifs ou deux minima successifs à un même instant. La durée entre deux oscillations caractérise plutôt la période temporelle.

20. Quelle combinaison associe correctement les ondes sismiques de volume et les ondes sismiques de surface ?

Les ondes L et R sont de volume, tandis que les ondes P et S sont de surface.
Les ondes P et R sont de volume, tandis que les ondes S et L sont de surface.
Les ondes P et L sont de volume, tandis que les ondes S et R sont de surface.
Les ondes P et S sont de volume, tandis que les ondes L et R sont de surface.

Les ondes P et S sont de volume, tandis que les ondes L et R sont de surface.

Explication

Les ondes P et S traversent le volume terrestre, alors que les ondes de Love L et de Rayleigh R sont guidées par la surface. L’erreur classique est d’identifier les ondes L et R comme des ondes traversant le volume.

21. Quelle relation décrit la période TT d’un signal périodique s(t)s(t) ?

C’est la plus courte durée telle que s(t+T)=s(t)s(t+T)=s(t).
C’est la valeur moyenne mesurée pendant un cycle.
C’est le nombre de cycles produits pendant une seconde.
C’est l’amplitude maximale atteinte par le signal.

C’est la plus courte durée telle que $$s(t+T)=s(t)$$.

Explication

La période est la plus courte durée au terme de laquelle le signal se reproduit identiquement, ce qui s’écrit s(t+T)=s(t)s(t+T)=s(t). Le nombre de cycles par seconde correspond à la fréquence, et non à la période.

22. Comment définit-on un signal analogique ?

Une grandeur physique relevée à des instants espacés et prédéterminés
Une grandeur physique décrite par un nombre fini de valeurs séparées
Une grandeur physique variable mesurée de façon continue dans le temps
Une grandeur physique convertie en une suite de symboles binaires

Une grandeur physique variable mesurée de façon continue dans le temps

Explication

Un signal analogique est une grandeur physique dont la variation est mesurée continûment au cours du temps. Une mesure limitée à des valeurs discrètes correspond au principe d’un signal numérique.

23. Lors de la numérisation d’un signal, quelle règle doit respecter l’échantillonnage avant le codage binaire ?

Il doit convertir directement chaque mesure en un symbole binaire
Il doit effectuer une mesure par période avant toute conversion
Il doit conserver une variation continue pendant le codage binaire
Il doit effectuer au moins deux mesures par période

Il doit effectuer au moins deux mesures par période

Explication

L’échantillonnage doit comporter au moins deux mesures par période avant la numérisation en codage binaire. Il transforme d’abord le signal continu en mesures discrètes, puis le codage binaire intervient dans l’étape suivante.

24. Quelle caractéristique distingue un signal numérique d’un signal analogique ?

Il correspond nécessairement à une grandeur lumineuse codée par intensité
Il fournit une information plus fine, mais résiste moins aux perturbations
Il présente une variation continue mesurée à chaque instant du temps
Il est décrit par un nombre fini de valeurs discrètes dans le temps

Il est décrit par un nombre fini de valeurs discrètes dans le temps

Explication

Un signal numérique est une grandeur physique mesurée sous la forme d’un nombre fini de valeurs discrètes au cours du temps. La variation continue caractérise le signal analogique, tandis que la résistance au bruit est une propriété généralement associée au numérique.

25. Une onde parcourt une distance de 120 m120\,\mathrm{m} en 0,40 s0,40\,\mathrm{s}. Quelle est sa célérité ?

0,0033 m s−10,0033\,\mathrm{m\,s^{-1}}
300 m s−1300\,\mathrm{m\,s^{-1}}
120,4 m s−1120,4\,\mathrm{m\,s^{-1}}
48 m s−148\,\mathrm{m\,s^{-1}}

$$300\,\mathrm{m\,s^{-1}}$$

Explication

La relation c=dΔtc=\frac{d}{\Delta t} conduit à c=1200,40=300 m s−1c=\frac{120}{0,40}=300\,\mathrm{m\,s^{-1}}. Multiplier la distance par la durée ou inverser le rapport ne décrit pas une vitesse de propagation.

26. Quelle mesure l’oscilloscope permet-il d’obtenir directement à partir de ses échelles horizontale et verticale ?

La résistance, la puissance et l’énergie d’un dipôle
La valeur de la masse, du volume et de la température
La forme temporelle, l’amplitude et la fréquence d’une tension
La composition chimique, la pression et la conductivité

La forme temporelle, l’amplitude et la fréquence d’une tension

Explication

L’oscilloscope affiche l’évolution temporelle d’une tension et permet d’en déduire l’amplitude et la fréquence grâce à ses échelles. La résistance et l’intensité relèvent plutôt de mesures réalisées avec un multimètre adapté.

27. Un signal sinusoïdal possède une fréquence de 50 Hz50\,\mathrm{Hz}. Quelle est sa pulsation ?

100π rad s−1100\pi\,\mathrm{rad\,s^{-1}}
π50 rad s−1\frac{\pi}{50}\,\mathrm{rad\,s^{-1}}
50π rad s−150\pi\,\mathrm{rad\,s^{-1}}
2π rad s−12\pi\,\mathrm{rad\,s^{-1}}

$$100\pi\,\mathrm{rad\,s^{-1}}$$

Explication

La relation ω=2πf\omega=2\pi f donne ici ω=2π×50=100π rad s−1\omega=2\pi\times50=100\pi\,\mathrm{rad\,s^{-1}}. La valeur 50π rad s−150\pi\,\mathrm{rad\,s^{-1}} omet le facteur 2 présent dans la relation entre pulsation et fréquence.

28. Quelle valeur approche la célérité du son dans l’acier ?

Environ 3,0×108 m s−13,0\times10^8\,\mathrm{m\,s^{-1}}
Environ 345 m s−1345\,\mathrm{m\,s^{-1}}
Environ 1500 m s−11500\,\mathrm{m\,s^{-1}}
Environ 5600 m s−15600\,\mathrm{m\,s^{-1}}

Environ $$5600\,\mathrm{m\,s^{-1}}$$

Explication

Dans l’acier, le son se propage à environ 5600 m s−15600\,\mathrm{m\,s^{-1}}, davantage que dans l’eau ou dans l’air. La valeur de 3,0×108 m s−13,0\times10^8\,\mathrm{m\,s^{-1}} correspond à la célérité de la lumière dans le vide, pas à celle du son.

Révisez avec les flashcards

Mémorisez les réponses avec 58 flashcards sur Propagation d’un signal.

Qu'est-ce qu'un signal en transmission d'information ?

Une grandeur physique porteuse d'une information.

Quelle est la première étape dans la chaîne de transmission d'un signal ?

L'entrée.

Quelle étape suit l'émetteur dans la chaîne de transmission ?

Le canal de transmission.

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