QCM : Propagation et mesure du son (13 questions)

Questions et réponses du QCM

1. Une même onde sonore se propage dans deux milieux à des températures différentes. Que caractérise sa célérité ?

La célérité dépend de la masse de la source qui produit le son.
La célérité correspond à la vitesse de propagation du signal sonore dans un milieu.
La célérité correspond à la fréquence du signal sonore dans un milieu.
La célérité caractérise la durée d’une période du signal sonore.
La célérité dépend du milieu dans lequel le signal sonore se propage.

La célérité correspond à la vitesse de propagation du signal sonore dans un milieu. · La célérité dépend du milieu dans lequel le signal sonore se propage.

Explication

La célérité est la vitesse de propagation du signal sonore et dépend du milieu ainsi que de sa température. Elle ne désigne ni la fréquence, ni la période, ni une propriété de la masse de la source.

2. Un signal parcourt 12 m12\,\text{m} en 0,040 s0{,}040\,\text{s}. Quelle interprétation de la mesure par temps de vol est correcte ?

La durée doit être exprimée en secondes pour obtenir une célérité en mètres par seconde.
La célérité vaut 300 m⋅s−1300\,\text{m·s}^{-1}, en divisant la distance par la durée.
Avec la distance en mètres et la durée en secondes, le résultat s’exprime en mètres par seconde.
La célérité s’obtient en multipliant la distance par la durée mesurée.
La célérité vaut 0,0033 m⋅s−10{,}0033\,\text{m·s}^{-1}, en divisant la durée par la distance.

La durée doit être exprimée en secondes pour obtenir une célérité en mètres par seconde. · La célérité vaut $$300\,\text{m·s}^{-1}$$, en divisant la distance par la durée. · Avec la distance en mètres et la durée en secondes, le résultat s’exprime en mètres par seconde.

Explication

La relation est cson=d/Δtc_{son}=d/\Delta t, donc 12/0,040=300 m⋅s−112/0{,}040=300\,\text{m·s}^{-1}. La durée doit être en secondes et la distance en mètres pour obtenir des mètres par seconde ; inverser le quotient ou multiplier les grandeurs ne convient pas.

3. Concernant la fréquence d’un signal sonore :

Une fréquence de 250 Hz correspond à 250 périodes par seconde.
Une fréquence de 250 Hz correspond à une période de 250 secondes.
La fréquence indique le nombre de périodes du signal effectuées en une seconde.
La fréquence indique la durée d’une période et s’exprime en secondes.
Le hertz, de symbole Hz, est l’unité de mesure de la fréquence.

Une fréquence de 250 Hz correspond à 250 périodes par seconde. · La fréquence indique le nombre de périodes du signal effectuées en une seconde. · Le hertz, de symbole Hz, est l’unité de mesure de la fréquence.

Explication

La fréquence mesure bien le nombre de périodes par seconde, et son unité est le hertz. Une fréquence de 250 Hz signifie 250 périodes en une seconde, et non une période de 250 secondes ; la durée d’une période s’exprime en secondes.

4. Un signal sonore parcourt 2,4 m pendant une période : quelles propositions décrivent sa longueur d’onde ?

Deux points séparés de 2,4 m vibrent de la même manière à des instants successifs.
Sa longueur d’onde correspond à la distance parcourue pendant une période, soit ici 2,4 m.
Sa longueur d’onde correspond à la distance parcourue pendant une seconde, soit ici 2,4 m.
La longueur d’onde correspond à la durée écoulée entre deux répétitions identiques du signal.
Deux points séparés de 2,4 m vibrent de la même manière au même instant.

Sa longueur d’onde correspond à la distance parcourue pendant une période, soit ici 2,4 m. · Deux points séparés de 2,4 m vibrent de la même manière au même instant.

Explication

La longueur d’onde est la distance parcourue par le signal durant une période ; elle vaut donc 2,4 m dans cette situation. Deux points séparés d’une longueur d’onde vibrent de la même manière au même instant. La distance parcourue en une seconde et la durée entre répétitions ne définissent pas la longueur d’onde.

5. Un dispositif émet successivement des sons de 18 Hz, 20 Hz, 12 kHz, 20 kHz et 21 kHz. Parmi les propositions suivantes concernant leur domaine fréquentiel, lesquelles sont exactes ?

Le son de 18 Hz appartient au domaine audible, qui commence à 20 Hz.
Le son de 20 kHz appartient au domaine des ultrasons, réservé aux fréquences supérieures à 20 kHz.
Le son de 20 Hz appartient au domaine des infrasons, situé sous 20 Hz.
Le son de 12 kHz appartient au domaine des ultrasons, au-dessus de 20 kHz.
Le son de 21 kHz appartient au domaine des ultrasons, situé au-dessus de 20 kHz.

Le son de 21 kHz appartient au domaine des ultrasons, situé au-dessus de 20 kHz.

Explication

Les infrasons sont sous 20 Hz, les sons audibles vont de 20 Hz à 20 kHz inclus, et les ultrasons dépassent 20 kHz. Ainsi, seul le son de 21 kHz est ultrasonore ; 18 Hz est infrasonore et les deux valeurs limites sont audibles.

6. À propos de la pression acoustique efficace :

Elle s’exprime en bars pour quantifier les faibles variations de pression autour de la pression atmosphérique.
Elle représente la pression atmosphérique moyenne mesurée en l’absence de propagation sonore.
Elle correspond aux faibles variations de pression produites par le passage d’un son autour de la pression atmosphérique.
Elle décrit les faibles variations de pression sonore et s’exprime en watts par mètre carré.
Elle quantifie les variations de pression sonore et s’exprime en décibels.

Elle correspond aux faibles variations de pression produites par le passage d’un son autour de la pression atmosphérique.

Explication

La pression acoustique efficace décrit les faibles variations de pression autour de la pression atmosphérique dues au passage d’un son. Elle s’exprime en pascals, et non en bars ; le décibel mesure un niveau de pression acoustique et le watt par mètre carré une intensité sonore. La pression atmosphérique moyenne en l’absence de propagation sonore n’est pas la pression acoustique efficace.

7. Pour un son de pression efficace peff=2,0×10−3 Pap_{eff}=2,0\times10^{-3}\,\mathrm{Pa}, on utilise p0=2,0×10−5 Pap_0=2,0\times10^{-5}\,\mathrm{Pa}. Cochez les propositions exactes :

Le rapport peff/p0p_{eff}/p_0 vaut 100 dans le calcul du niveau de pression acoustique.
Le niveau obtenu est 40 dB40\,\mathrm{dB}, les deux pressions étant exprimées en pascals.
Le rapport peff/p0p_{eff}/p_0 vaut 10 dans le calcul du niveau de pression acoustique.
Le niveau se calcule avec le facteur 20 devant le logarithme décimal du rapport des pressions.
Le niveau se calcule avec le facteur 10 devant le logarithme décimal du rapport des pressions.

Le rapport $$p_{eff}/p_0$$ vaut 100 dans le calcul du niveau de pression acoustique. · Le niveau obtenu est $$40\,\mathrm{dB}$$, les deux pressions étant exprimées en pascals. · Le niveau se calcule avec le facteur 20 devant le logarithme décimal du rapport des pressions.

Explication

Le rapport des pressions vaut 2,0×10−3/(2,0×10−5)=1002,0\times10^{-3}/(2,0\times10^{-5})=100. La relation utilise 20log⁡10(peff/p0)20\log_{10}(p_{eff}/p_0) ; ainsi, 20log⁡10(100)=20×2=40 dB20\log_{10}(100)=20\times2=40\,\mathrm{dB}. Le facteur 10 ne convient pas à cette relation, et le rapport n’est pas 10.

8. Une mesure donne I=1,0×10−6 W⋅m−2I=1{,}0\times10^{-6}\,\mathrm{W\cdot m^{-2}}, avec I0=1,0×10−12 W⋅m−2I_0=1{,}0\times10^{-12}\,\mathrm{W\cdot m^{-2}}. Concernant le calcul du niveau d’intensité sonore :

Le facteur multiplicatif appliqué au logarithme décimal est 10.
Le rapport I/I0I/I_0 vaut 10−610^{-6} et ne porte pas d’unité.
Le rapport I/I0I/I_0 vaut 10610^6 et ne porte pas d’unité.
Le facteur multiplicatif appliqué au logarithme décimal est 20.
Le calcul du niveau utilise le logarithme décimal du rapport d’intensités.

Le facteur multiplicatif appliqué au logarithme décimal est 10. · Le rapport $$I/I_0$$ vaut $$10^6$$ et ne porte pas d’unité. · Le calcul du niveau utilise le logarithme décimal du rapport d’intensités.

Explication

Le rapport des intensités vaut 10−6/10−12=10610^{-6}/10^{-12}=10^6 et il est sans unité. Le niveau s’obtient avec le logarithme décimal de ce rapport, multiplié par 10 ; le facteur 20 concerne le niveau de pression.

9. Un technicien calcule un niveau d’intensité et un niveau de pression acoustique. Cochez la (les) proposition(s) exacte(s) :

Pour le niveau d’intensité, le logarithme est multiplié par 10.
Pour le niveau de pression, le logarithme est multiplié par 20.
Pour le niveau d’intensité, le logarithme est multiplié par 20.
Pour le niveau de pression, le logarithme est multiplié par 10.
Les deux niveaux utilisent un facteur multiplicatif identique devant le logarithme.

Pour le niveau d’intensité, le logarithme est multiplié par 10. · Pour le niveau de pression, le logarithme est multiplié par 20.

Explication

La formule du niveau d’intensité comporte un facteur 10, tandis que celle du niveau de pression comporte un facteur 20. Inverser ces facteurs ou leur attribuer une valeur identique confond les deux formules.

10. Une source ponctuelle émet en champ libre et un observateur s’en éloigne. Parmi les propositions suivantes concernant l’atténuation sonore, lesquelles sont exactes ?

Le niveau sonore diminue lorsque la distance à la source augmente.
L’énergie sonore se concentre sur une surface constante avec la distance.
La diminution du niveau sonore résulte d’une réduction de la surface de propagation.
L’énergie sonore se répartit sur une surface de plus en plus grande avec la distance.
Le niveau sonore augmente lorsque la distance à la source augmente.

Le niveau sonore diminue lorsque la distance à la source augmente. · L’énergie sonore se répartit sur une surface de plus en plus grande avec la distance.

Explication

En champ libre, l’énergie émise par la source ponctuelle se répartit sur une surface croissante, ce qui entraîne une diminution du niveau sonore avec la distance. La surface ne reste pas constante et le niveau sonore ne reste pas constant lorsque l’observateur s’éloigne.

11. En champ libre, une source ponctuelle produit un niveau L1=80 dBL_1=80\,\mathrm{dB} à r1=2 mr_1=2\,\mathrm{m}. À r2=8 mr_2=8\,\mathrm{m}, quelles propositions sont exactes ?

Le rapport r2/r1r_2/r_1 vaut 2.
La diminution prévue par le modèle est d’environ 6 dB.
La diminution prévue par le modèle est d’environ 12 dB.
Le rapport r2/r1r_2/r_1 vaut 4.
Le niveau calculé à 8 m est d’environ 68 dB.

La diminution prévue par le modèle est d’environ 12 dB. · Le rapport $$r_2/r_1$$ vaut 4. · Le niveau calculé à 8 m est d’environ 68 dB.

Explication

Le rapport des distances vaut 8/2=48/2=4, donc la diminution est 20log⁡10(4)≈12 dB20\log_{10}(4)\approx12\,\mathrm{dB}. Le niveau devient ainsi environ 80−12=68 dB80-12=68\,\mathrm{dB} ; une diminution de 6 dB correspondrait à un doublement de distance.

12. Pour calculer une grandeur à partir de mesures, quelle démarche générale convient ?

Les grandeurs nécessaires doivent être converties avant d’appliquer la relation adaptée.
La calculatrice peut être utilisée sans vérifier les parenthèses ni les puissances de dix.
La conclusion présente une unité, un arrondi raisonnable et une interprétation du résultat.
Il faut relever les données, leurs symboles et leurs unités avant le calcul.
Il convient de choisir la relation avant d’identifier les grandeurs et leurs unités.

Les grandeurs nécessaires doivent être converties avant d’appliquer la relation adaptée. · La conclusion présente une unité, un arrondi raisonnable et une interprétation du résultat. · Il faut relever les données, leurs symboles et leurs unités avant le calcul.

Explication

La méthode demande de relever les données et unités, de convertir les grandeurs nécessaires, puis de choisir et d’appliquer la relation adaptée. Elle exige aussi de vérifier la saisie et de conclure avec une unité, un arrondi raisonnable et une interprétation.

13. Une mesure fournit une durée en millisecondes et une distance en centimètres ; quelle conduite adopter avant le calcul ?

Une conclusion peut omettre l’unité si l’arrondi du résultat est raisonnable.
La relation se choisit avant de déterminer la grandeur recherchée et les données disponibles.
Il faut repérer les données, leurs symboles et les unités associées.
La saisie doit respecter les parenthèses et les puissances de dix.
Les grandeurs doivent être converties lorsque la relation exige d’autres unités.

Il faut repérer les données, leurs symboles et les unités associées. · La saisie doit respecter les parenthèses et les puissances de dix. · Les grandeurs doivent être converties lorsque la relation exige d’autres unités.

Explication

La démarche commence par le relevé des données et de leurs unités, puis prévoit les conversions nécessaires avant le calcul. La saisie doit respecter parenthèses et puissances de dix ; la conclusion doit aussi comporter une unité, un arrondi raisonnable et une interprétation.

Révisez avec les flashcards

Mémorisez les réponses avec 37 flashcards sur Propagation et mesure du son.

Dans quels milieux un signal sonore, onde mécanique, peut-il se propager ?

Dans les gaz, les liquides et les solides.

Quel milieu ne permet pas la propagation d’un signal sonore ?

Le vide.

Comment une vibration sonore se transmet-elle de proche en proche ?

Elle met en mouvement les particules voisines, qui transmettent la perturbation.

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