QCM : Propriétés des ondes sonores (21 questions)

Question 1

1. Que transporte une onde sonore lors de sa propagation ?

De la matière et de l’énergie dans la même direction

De l’énergie sans déplacement global de matière

Une déformation immobile autour de la source

De la matière sans transfert d’énergie

Explication

Une onde sonore est produite par un système vibrant et transmet de l’énergie sans entraîner un déplacement global de matière. La matière du milieu oscille localement, mais elle ne se déplace pas avec l’onde.

Answer

De l’énergie sans déplacement global de matière

Question 2

2. Pourquoi un son ne peut-il pas se propager dans le vide ?

Parce que sa fréquence devient nulle en l’absence de lumière

Parce que sa vitesse devient trop élevée dans un espace vide

Parce que ses vibrations sont absorbées par les parois environnantes

Parce qu’il a besoin d’un milieu matériel pour transmettre les vibrations

Explication

La propagation sonore repose sur les vibrations successives des particules d’un milieu matériel. Dans le vide, aucune particule ne peut transmettre ces vibrations.

Answer

Parce qu’il a besoin d’un milieu matériel pour transmettre les vibrations

Question 3

3. Quelle vitesse du son correspond à sa propagation dans l’eau ?

20\ \mathrm{m\cdot s^{-1}}

5000\ \mathrm{m\cdot s^{-1}}

340\ \mathrm{m\cdot s^{-1}}

1500\ \mathrm{m\cdot s^{-1}}

Explication

Dans l’eau, la vitesse du son est d’environ $1500\ \mathrm{m\cdot s^{-1}}$ . La valeur de $340\ \mathrm{m\cdot s^{-1}}$ correspond à l’air, tandis que $5000\ \mathrm{m\cdot s^{-1}}$ correspond à l’acier.

Answer

$$1500\ \mathrm{m\cdot s^{-1}}$$

Question 4

4. Quelle caractéristique décrit correctement une onde sonore dans un milieu matériel ?

C’est une onde longitudinale de compression-dilatation liée à une surpression acoustique

C’est une onde lumineuse de polarisation liée à un champ magnétique

C’est une onde stationnaire de rotation liée à une température

C’est une onde transversale de torsion liée à une tension électrique

Explication

Une onde sonore est longitudinale : les compressions et dilatations se produisent dans la direction de propagation, et la grandeur propagée est la surpression acoustique $p$ . Une onde transversale correspond à une autre organisation des vibrations.

Answer

C’est une onde longitudinale de compression-dilatation liée à une surpression acoustique

Question 5

5. Dans quelle catégorie se situe un son de fréquence $25\ \mathrm{kHz}$ ?

Dans le domaine des sons audibles par l’Homme

Dans le domaine des ultrasons

À la limite inférieure des sons audibles

Dans le domaine des infrasons

Explication

Les ultrasons ont une fréquence supérieure à $20\ \mathrm{kHz}$ , donc $25\ \mathrm{kHz}$ appartient à cette catégorie. Les sons audibles par l’Homme sont compris entre $20\ \mathrm{Hz}$ et $20\ \mathrm{kHz}$ .

Answer

Dans le domaine des ultrasons

Question 6

6. Que mesure la fréquence d’un phénomène périodique ?

L’amplitude maximale du phénomène périodique

La distance parcourue par le phénomène en une seconde

Le nombre de répétitions du phénomène par seconde

La durée nécessaire à une répétition du phénomène

Explication

La fréquence indique combien de répétitions se produisent pendant une seconde et s’exprime en hertz. La durée d’une répétition correspond à la période, qui est une grandeur différente.

Answer

Le nombre de répétitions du phénomène par seconde

Question 7

7. Une vibration a une période de $0{,}002\ \mathrm{s}$ . Quelle est sa fréquence ?

2\ \mathrm{Hz}

200\ \mathrm{Hz}

500\ \mathrm{Hz}

0{,}002\ \mathrm{Hz}

Explication

La relation $f=\frac{1}{T}$ donne $f=\frac{1}{0{,}002}=500\ \mathrm{Hz}$ . La période et la fréquence sont inverses, et non proportionnelles dans le même sens.

Answer

$$500\ \mathrm{Hz}$$

Question 8

8. Comment définit-on l’intensité sonore reçue par une surface ?

Comme la fréquence des vibrations reçues par la surface

Comme la puissance acoustique totale produite par la source

Comme la puissance acoustique reçue par unité de surface

Comme l’aire de la surface traversée par le son

Explication

L’intensité sonore compare la puissance acoustique reçue à l’aire de la surface concernée. Une puissance seule ne précise pas la répartition de l’énergie sur cette surface.

Answer

Comme la puissance acoustique reçue par unité de surface

Question 9

9. Une surface de $2\ \mathrm{m^2}$ reçoit une puissance acoustique de $6\ \mathrm{W}$ . Quelle est l’intensité sonore reçue ?

4\ \mathrm{W\cdot m^{-2}}

12\ \mathrm{W\cdot m^{-2}}

0{,}33\ \mathrm{W\cdot m^{-2}}

3\ \mathrm{W\cdot m^{-2}}

Explication

Avec $I=\frac{P}{S}$ , on obtient $I=\frac{6}{2}=3\ \mathrm{W\cdot m^{-2}}$ . Multiplier la puissance par la surface donnerait une autre grandeur et ne correspond pas à l’intensité.

Answer

$$3\ \mathrm{W\cdot m^{-2}}$$

Question 10

10. Comment varie l’intensité produite par une source ponctuelle isotrope quand la distance à la source augmente ?

Elle suit la relation

I=\frac{4\pi R^2}{P}

et augmente avec la distance

Elle suit la relation

I=\frac{P}{4\pi R}

et diminue comme l’inverse de la distance

Elle suit la relation

I=4\pi P R^2

et augmente avec le carré de la distance

Elle suit la relation

I=\frac{P}{4\pi R^2}

et diminue comme l’inverse du carré de la distance

Explication

Pour une source ponctuelle émettant dans toutes les directions, la puissance se répartit sur une sphère d’aire $4\pi R^2$ , d’où $I=\frac{P}{4\pi R^2}$ . La dépendance correcte porte donc sur l’inverse du carré de la distance.

Answer

Elle suit la relation $$I=\frac{P}{4\pi R^2}$$ et diminue comme l’inverse du carré de la distance

Question 11

11. Quelle grandeur traduit la sensation auditive liée à une intensité sonore et se mesure avec un sonomètre ?

Le niveau d’intensité sonore, exprimé en décibels

L’intensité sonore, exprimée en watts par mètre carré

La puissance acoustique, exprimée en watts

La fréquence sonore, exprimée en hertz

Explication

Le niveau d’intensité sonore traduit la sensation auditive et se mesure en décibels avec un sonomètre. L’intensité sonore correspond, elle, à une grandeur mesurée en watts par mètre carré.

Answer

Le niveau d’intensité sonore, exprimé en décibels

Question 12

12. Quelle relation permet de calculer le niveau d’intensité sonore à partir de l’intensité sonore ?

L = 10\log\left(\frac{I_0}{I}\right)

L = I_0 \times 10^{I/10}

L = I - I_0

L = 10\log\left(\frac{I}{I_0}\right)

Explication

Le niveau d’intensité sonore dépend du logarithme du rapport entre l’intensité sonore $I$ et l’intensité de référence $I_0$ . Inverser ce rapport ne fournirait pas la relation définissant le niveau sonore.

Answer

$$L = 10\log\left(\frac{I}{I_0}\right)$$

Question 13

13. Quelle expression permet de déterminer l’intensité sonore correspondant à un niveau $L$ ?

I = I_0 \times 10^{L/10}

I = \frac{L}{10I_0}

I = I_0 + 10L

I = 10\log\left(\frac{L}{I_0}\right)

Explication

L’intensité sonore se déduit du niveau par une puissance de dix, selon $I = I_0 \times 10^{L/10}$ . La relation logarithmique sert dans l’autre sens, lorsqu’on calcule le niveau à partir de l’intensité.

Answer

$$I = I_0 \times 10^{L/10}$$

Question 14

14. Laquelle décrit correctement l’échelle des niveaux d’intensité sonore ?

Elle s’étend approximativement de 0 à 140 Hz et les fréquences se combinent directement.

Elle s’étend approximativement de 0 à 140 dB et les niveaux s’additionnent directement.

Elle s’étend approximativement de 0 à 140 dB et les niveaux ne s’additionnent pas.

Elle s’étend approximativement de 0 à 140 W·m⁻² et les intensités ne s’additionnent pas.

Explication

Les niveaux d’intensité sonore sont exprimés en décibels, couvrent approximativement l’intervalle de 0 à 140 dB et ne s’additionnent pas directement. Les watts par mètre carré désignent l’unité de l’intensité sonore, pas celle du niveau.

Answer

Elle s’étend approximativement de 0 à 140 dB et les niveaux ne s’additionnent pas.

Question 15

15. Quelle situation illustre une atténuation géométrique du son ?

Le niveau sonore augmente parce qu’une surface réfléchissante renvoie l’onde vers la source.

Le niveau sonore diminue parce qu’une paroi transforme une partie de l’onde en chaleur.

Le niveau sonore reste identique parce que la puissance acoustique traverse un matériau homogène.

Le niveau sonore diminue parce que l’onde se répartit sur une surface plus grande en s’éloignant.

Explication

L’atténuation géométrique résulte de l’augmentation de la surface de répartition de la puissance acoustique lorsque l’on s’éloigne de la source. Une diminution due à une paroi ou à un matériau relève de l’absorption.

Answer

Le niveau sonore diminue parce que l’onde se répartit sur une surface plus grande en s’éloignant.

Question 16

16. Un niveau sonore passe de $L_i = 85\ \mathrm{dB}$ à $L_f = 65\ \mathrm{dB}$ : quelle est l’atténuation ?

A = 150\ \mathrm{dB}

A = -20\ \mathrm{dB}

A = 20\ \mathrm{dB}

A = 1,3\ \mathrm{dB}

Explication

L’atténuation se calcule par $A = L_i - L_f$ , donc $A = 85 - 65 = 20\ \mathrm{dB}$ . La différence doit être prise entre le niveau initial et le niveau final, dans cet ordre.

Answer

$$A = 20\ \mathrm{dB}$$

Question 17

17. Que peut-il se produire lorsqu’une onde sonore rencontre une paroi ?

Elle peut être transmise, réfléchie ou absorbée.

Elle peut être polarisée, liquéfiée ou transformée en lumière.

Elle peut être arrêtée, accélérée ou rendue monochromatique.

Elle peut être amplifiée, ionisée ou convertie en fréquence.

Explication

Une paroi peut transmettre une partie de l’onde, en réfléchir une autre et en absorber une autre partie. Ces trois interactions décrivent le comportement acoustique de l’onde à l’interface.

Answer

Elle peut être transmise, réfléchie ou absorbée.

Question 18

18. Comment se calcule l’atténuation par absorption d’un matériau ?

A = L_{incident} + L_{transmis}

A = L_{transmis} - L_{incident}

A = L_{incident} - L_{transmis}

A = \frac{L_{incident}}{L_{transmis}}

Explication

L’atténuation par absorption est la différence entre le niveau incident et le niveau transmis, soit $A = L_{incident} - L_{transmis}$ . Le niveau transmis étant diminué par le matériau, soustraire dans l’autre sens donnerait une valeur négative.

Answer

$$A = L_{incident} - L_{transmis}$$

Question 19

19. Que relient les courbes isosoniques du diagramme de Fletcher ?

Les niveaux sonores produisant la même sensation auditive à différentes fréquences.

Les fréquences produisant la même puissance acoustique à différents niveaux sonores.

Les durées d’exposition produisant la même fatigue auditive à différentes intensités.

Les distances produisant le même niveau sonore pour différentes puissances acoustiques.

Explication

Les courbes isosoniques relient des niveaux sonores associés à une même sensation auditive malgré des fréquences différentes. Elles ne représentent donc pas directement des égalités de puissance acoustique.

Answer

Les niveaux sonores produisant la même sensation auditive à différentes fréquences.

Question 20

20. À quelle fréquence la sensibilité de l’oreille humaine est-elle maximale, avec un niveau minimal audible proche de 0 dB ?

Vers 3000 Hz

Vers 300 Hz

Vers 50 Hz

Vers 14000 Hz

Explication

La sensibilité de l’oreille humaine est maximale vers 3000 Hz, où le niveau minimal audible est autour de 0 dB. À 50 Hz, le seuil d’audition est au contraire bien plus élevé.

Answer

Vers 3000 Hz

Question 21

21. Quels deux sons produisent approximativement la même sensation auditive selon les courbes isosoniques ?

Un son de 50 dB à 50 Hz et un son de 20 dB à 300 Hz

Un son de 50 dB à 300 Hz et un son de 20 dB à 3000 Hz

Un son de 20 dB à 50 Hz et un son de 50 dB à 300 Hz

Un son de 20 dB à 50 Hz et un son de 20 dB à 3000 Hz

Explication

Les courbes isosoniques indiquent qu’un son de 50 dB à 50 Hz peut produire la même sensation qu’un son de 20 dB à 300 Hz. Cette différence montre que la sensibilité de l’oreille varie selon la fréquence.

Answer

Un son de 50 dB à 50 Hz et un son de 20 dB à 300 Hz

QCM : Propriétés des ondes sonores (21 questions)

Questions et réponses du QCM

1. Que transporte une onde sonore lors de sa propagation ?

2. Pourquoi un son ne peut-il pas se propager dans le vide ?

3. Quelle vitesse du son correspond à sa propagation dans l’eau ?

4. Quelle caractéristique décrit correctement une onde sonore dans un milieu matériel ?

5. Dans quelle catégorie se situe un son de fréquence $25\ \mathrm{kHz}$ ?

6. Que mesure la fréquence d’un phénomène périodique ?

7. Une vibration a une période de $0{,}002\ \mathrm{s}$ . Quelle est sa fréquence ?

8. Comment définit-on l’intensité sonore reçue par une surface ?

9. Une surface de $2\ \mathrm{m^2}$ reçoit une puissance acoustique de $6\ \mathrm{W}$ . Quelle est l’intensité sonore reçue ?

10. Comment varie l’intensité produite par une source ponctuelle isotrope quand la distance à la source augmente ?

11. Quelle grandeur traduit la sensation auditive liée à une intensité sonore et se mesure avec un sonomètre ?

12. Quelle relation permet de calculer le niveau d’intensité sonore à partir de l’intensité sonore ?

13. Quelle expression permet de déterminer l’intensité sonore correspondant à un niveau $L$ ?

14. Laquelle décrit correctement l’échelle des niveaux d’intensité sonore ?

15. Quelle situation illustre une atténuation géométrique du son ?

16. Un niveau sonore passe de $L_i = 85\ \mathrm{dB}$ à $L_f = 65\ \mathrm{dB}$ : quelle est l’atténuation ?

17. Que peut-il se produire lorsqu’une onde sonore rencontre une paroi ?

18. Comment se calcule l’atténuation par absorption d’un matériau ?

19. Que relient les courbes isosoniques du diagramme de Fletcher ?

20. À quelle fréquence la sensibilité de l’oreille humaine est-elle maximale, avec un niveau minimal audible proche de 0 dB ?

21. Quels deux sons produisent approximativement la même sensation auditive selon les courbes isosoniques ?

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QCM : Propriétés des ondes sonores (21 questions)

Questions et réponses du QCM

1. Que transporte une onde sonore lors de sa propagation ?

2. Pourquoi un son ne peut-il pas se propager dans le vide ?

3. Quelle vitesse du son correspond à sa propagation dans l’eau ?

4. Quelle caractéristique décrit correctement une onde sonore dans un milieu matériel ?

5. Dans quelle catégorie se situe un son de fréquence 25 kHz25\ \mathrm{kHz}25 kHz ?

6. Que mesure la fréquence d’un phénomène périodique ?

7. Une vibration a une période de 0,002 s0{,}002\ \mathrm{s}0,002 s. Quelle est sa fréquence ?

8. Comment définit-on l’intensité sonore reçue par une surface ?

9. Une surface de 2 m22\ \mathrm{m^2}2 m2 reçoit une puissance acoustique de 6 W6\ \mathrm{W}6 W. Quelle est l’intensité sonore reçue ?

10. Comment varie l’intensité produite par une source ponctuelle isotrope quand la distance à la source augmente ?

11. Quelle grandeur traduit la sensation auditive liée à une intensité sonore et se mesure avec un sonomètre ?

12. Quelle relation permet de calculer le niveau d’intensité sonore à partir de l’intensité sonore ?

13. Quelle expression permet de déterminer l’intensité sonore correspondant à un niveau LLL ?

14. Laquelle décrit correctement l’échelle des niveaux d’intensité sonore ?

15. Quelle situation illustre une atténuation géométrique du son ?

16. Un niveau sonore passe de Li=85 dBL_i = 85\ \mathrm{dB}Li​=85 dB à Lf=65 dBL_f = 65\ \mathrm{dB}Lf​=65 dB : quelle est l’atténuation ?

17. Que peut-il se produire lorsqu’une onde sonore rencontre une paroi ?

18. Comment se calcule l’atténuation par absorption d’un matériau ?

19. Que relient les courbes isosoniques du diagramme de Fletcher ?

20. À quelle fréquence la sensibilité de l’oreille humaine est-elle maximale, avec un niveau minimal audible proche de 0 dB ?

21. Quels deux sons produisent approximativement la même sensation auditive selon les courbes isosoniques ?

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5. Dans quelle catégorie se situe un son de fréquence $25\ \mathrm{kHz}$ ?

7. Une vibration a une période de $0{,}002\ \mathrm{s}$ . Quelle est sa fréquence ?

9. Une surface de $2\ \mathrm{m^2}$ reçoit une puissance acoustique de $6\ \mathrm{W}$ . Quelle est l’intensité sonore reçue ?

13. Quelle expression permet de déterminer l’intensité sonore correspondant à un niveau $L$ ?

16. Un niveau sonore passe de $L_i = 85\ \mathrm{dB}$ à $L_f = 65\ \mathrm{dB}$ : quelle est l’atténuation ?