QCM : Signaux sonores (18 questions)

Questions et réponses du QCM

1. Quel rôle joue une source sonore dans la production d’un son ?

Elle absorbe les vibrations sans modifier le milieu environnant.
Elle détecte les vibrations arrivant dans le milieu environnant.
Elle transforme les vibrations reçues en signaux électriques.
Elle vibre et met en vibration le milieu qui l’entoure.

Elle vibre et met en vibration le milieu qui l’entoure.

Explication

Une source sonore produit la perturbation en vibrant et en mettant le milieu matériel voisin en mouvement. Le récepteur, lui, détecte cette perturbation au lieu de la produire.

2. Quelle description distingue correctement le son de la matière qui l’entoure ?

Le son est un déplacement de matière allant de la source vers l’oreille.
Le son est une succession de particules émises par la source vibrante.
Le son est une perturbation qui se propage sans transport global de matière.
Le son est une substance matérielle qui s’accumule près du récepteur.

Le son est une perturbation qui se propage sans transport global de matière.

Explication

Le son correspond à une perturbation mécanique qui se propage dans un milieu matériel, tandis que la matière oscille localement. L’idée d’un transport de matière jusqu’à l’oreille confond propagation de la perturbation et déplacement global des particules.

3. Que se passe-t-il dans l’air lorsqu’une membrane vibrante avance puis recule ?

Elle crée une dilatation puis une compression, tandis que les molécules quittent progressivement l’air.
Elle produit une dilatation constante, tandis que les molécules restent immobiles autour de la membrane.
Elle maintient une compression constante, tandis que les molécules se déplacent jusqu’à l’oreille.
Elle crée une compression puis une dilatation, tandis que les molécules oscillent localement.

Elle crée une compression puis une dilatation, tandis que les molécules oscillent localement.

Explication

L’avancée de la membrane comprime l’air, puis son recul crée une dilatation ; les molécules oscillent autour de leur position moyenne et transmettent la perturbation. Une dilatation initiale ou un déplacement global des molécules ne décrit donc pas ce mécanisme.

4. Comment une perturbation sonore se propage-t-elle de proche en proche ?

La source transporte progressivement les particules vers les régions voisines.
Toutes les particules du milieu se déplacent ensemble à la vitesse du son.
Une particule en mouvement agit sur ses voisines, qui oscillent à leur tour.
Une particule quitte la source et se déplace directement jusqu’au récepteur.

Une particule en mouvement agit sur ses voisines, qui oscillent à leur tour.

Explication

La propagation résulte des interactions successives entre particules voisines, chacune se mettant en mouvement à son tour. Les particules restent en oscillation locale ; c’est la perturbation et son énergie qui se propagent.

5. Quelle comparaison entre le son et la lumière est correcte ?

Le son nécessite un milieu matériel, tandis que la lumière peut se propager dans le vide.
Le son et la lumière nécessitent tous deux un milieu matériel pour se propager.
Le son et la lumière sont deux ondes électromagnétiques pouvant traverser le vide.
Le son se propage dans le vide, tandis que la lumière nécessite un milieu matériel.

Le son nécessite un milieu matériel, tandis que la lumière peut se propager dans le vide.

Explication

Le son est une onde mécanique qui se propage dans les gaz, les liquides et les solides, mais pas dans le vide. La lumière est électromagnétique et peut donc se propager dans le vide.

6. Une source ponctuelle rayonne uniformément et son intensité vaut II à la distance rr. Que devient cette intensité lorsque la distance est doublée ?

Elle reste égale à sa valeur initiale.
Elle est divisée par quatre.
Elle est multipliée par quatre.
Elle est divisée par deux.

Elle est divisée par quatre.

Explication

La relation I=P4πr2I=\frac{P}{4\pi r^2} montre que l’intensité est inversement proportionnelle au carré de la distance. En remplaçant rr par 2r2r, on obtient une intensité égale au quart de la valeur initiale.

7. Quelle valeur correspond approximativement à la vitesse du son dans l’air à température ambiante ?

340 m s−1340\ \mathrm{m\,s^{-1}}
1500 m s−11500\ \mathrm{m\,s^{-1}}
5000 m s−15000\ \mathrm{m\,s^{-1}}
3,0×108 m s−13,0\times10^8\ \mathrm{m\,s^{-1}}

$$340\ \mathrm{m\,s^{-1}}$$

Explication

Dans l’air à température ambiante, la vitesse du son est d’environ 340 m s−1340\ \mathrm{m\,s^{-1}}. La valeur proche de 1500 m s−11500\ \mathrm{m\,s^{-1}} correspond à l’eau, tandis que celle de 5000 m s−15000\ \mathrm{m\,s^{-1}} correspond à l’acier.

8. Quelle propriété caractérise un signal périodique ?

Il ne peut prendre que deux valeurs pendant toute sa durée.
Un même motif s’y reproduit identiquement à intervalles réguliers.
Son amplitude augmente continuellement au cours du temps.
Il présente une variation différente à chaque instant observé.

Un même motif s’y reproduit identiquement à intervalles réguliers.

Explication

Un signal périodique répète le même motif de manière identique après des intervalles de temps réguliers. Une croissance d’amplitude ou une variation toujours différente ne définit pas la périodicité.

9. Que représente la période TT d’un signal périodique ?

Le nombre de motifs reproduits pendant une seconde.
La durée totale pendant laquelle le signal est enregistré.
La plus petite durée au bout de laquelle le motif se reproduit identiquement.
L’amplitude maximale atteinte par le signal durant un motif.

La plus petite durée au bout de laquelle le motif se reproduit identiquement.

Explication

La période est la plus petite durée nécessaire pour retrouver exactement le même motif, et elle s’exprime en secondes. Le nombre de répétitions par seconde correspond à la fréquence, qui est une grandeur différente.

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

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

$$500\ \mathrm{Hz}$$

Explication

La relation f=1Tf=\frac{1}{T} donne, avec T=2,0×10−3 sT=2,0\times10^{-3}\ \mathrm{s}, une fréquence de 500 Hz500\ \mathrm{Hz}. La valeur 2,0 Hz2,0\ \mathrm{Hz} confond la valeur numérique de la période exprimée en millisecondes avec une fréquence.

11. Comment classer un son de fréquence égale à 25 kHz pour l’être humain ?

Comme un son grave
Comme un infrason
Comme un son audible
Comme un ultrason

Comme un ultrason

Explication

Une fréquence supérieure à 20 kHz appartient au domaine des ultrasons pour l’être humain. Un infrason possède au contraire une fréquence inférieure à 20 Hz, tandis que le domaine audible s’étend approximativement de 20 Hz à 20 kHz.

12. Quelle relation décrit correctement la fréquence physique et la hauteur perçue d’un son ?

Une fréquence élevée est perçue comme un son grave
La fréquence physique ne possède aucun lien avec la hauteur
Une fréquence élevée est perçue comme un son aigu
Une fréquence faible est perçue comme un son aigu

Une fréquence élevée est perçue comme un son aigu

Explication

La fréquence est une grandeur mesurable qui influence la hauteur perçue : une fréquence élevée correspond à un son aigu. La hauteur reste toutefois une perception auditive, distincte de la mesure physique de la fréquence.

13. Deux instruments jouent la même note avec la même fréquence, mais leurs sons sont distingués par l’auditeur : quelle caractéristique l’explique principalement ?

Leur niveau sonore, fixé par une durée d’exposition différente
Leur hauteur, déterminée par des fréquences fondamentales différentes
Leur vitesse de propagation, modifiée par la forme de l’instrument
Leur timbre, lié à la forme du signal et à ses harmoniques

Leur timbre, lié à la forme du signal et à ses harmoniques

Explication

Le timbre dépend principalement de la forme du signal et de son contenu en harmoniques, ce qui permet de différencier des instruments jouant la même note. La hauteur concerne plutôt la fréquence perçue, tandis que le niveau sonore concerne l’intensité du son.

14. Quelle expression définit le niveau d’intensité sonore en décibels ?

L=II0L=\frac{I}{I_0}
L=I−I0L=I-I_0
L=10log⁡10(II0)L=10\log_{10}\left(\frac{I}{I_0}\right)
L=10log⁡10(I0I)L=10\log_{10}\left(I_0 I\right)

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

Explication

Le niveau d’intensité sonore est défini par L=10log⁡10(II0)L=10\log_{10}\left(\frac{I}{I_0}\right) et s’exprime en décibels. L’intensité II reste une grandeur physique exprimée en W m−2\mathrm{W\,m^{-2}}, tandis que le niveau repose sur une échelle logarithmique.

15. Une intensité sonore est multipliée par 100 : de combien le niveau sonore augmente-t-il ?

De 10 dB
De 100 dB
De 20 dB
De 2 dB

De 20 dB

Explication

Une multiplication de l’intensité par 100 correspond à une augmentation de 20 dB sur l’échelle logarithmique. Une multiplication par 10 ne produirait qu’une augmentation de 10 dB.

16. Quel ensemble de facteurs détermine principalement le risque auditif lors d’une exposition sonore ?

Le niveau sonore, la durée et la répétition des expositions
La distance, la température et la forme du signal électrique
La fréquence, le timbre et la vitesse de propagation du son
La puissance de l’appareil, sa masse et son mode d’alimentation

Le niveau sonore, la durée et la répétition des expositions

Explication

Le risque auditif dépend du niveau sonore, de la durée d’exposition et de la répétition des expositions. Une exposition excessive peut entraîner une fatigue auditive, des acouphènes et des lésions irréversibles.

17. Dans une chaîne de mesure acoustique, quelle succession transforme une vibration en information exploitable ?

Microphone, signal électrique, acquisition, puis traitement
Traitement, haut-parleur, microphone, puis acquisition
Signal électrique, microphone, traitement, puis vibration
Acquisition, vibration mécanique, traitement, puis microphone

Microphone, signal électrique, acquisition, puis traitement

Explication

Le microphone convertit d’abord la vibration acoustique en signal électrique, puis l’acquisition et le traitement rendent l’information exploitable. L’ordinateur intervient principalement dans l’acquisition et le traitement, et non dans la conversion initiale de la vibration.

18. Un signal sonore enregistré présente une période de T=2,5 msT=2{,}5\ \mathrm{ms}. Quelle fréquence obtient-on à partir de ce signal ?

f=250 Hzf=250\ \mathrm{Hz}
f=2,5 Hzf=2{,}5\ \mathrm{Hz}
f=400 Hzf=400\ \mathrm{Hz}
f=0,004 Hzf=0{,}004\ \mathrm{Hz}

$$f=400\ \mathrm{Hz}$$

Explication

La fréquence se calcule avec f=1Tf=\frac{1}{T} ; pour T=2,5 ms=0,0025 sT=2{,}5\ \mathrm{ms}=0{,}0025\ \mathrm{s}, on obtient f=400 Hzf=400\ \mathrm{Hz}. La période mesurée permet donc de déterminer la fréquence physique, qui est associée à la hauteur perçue.

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Qu'est-ce qu'une source sonore ?

Un objet qui vibre et met en vibration le milieu matériel autour de lui.

Qu'est-ce qui caractérise la nature du son ?

Une perturbation mécanique qui se propage dans un milieu matériel.

Qu'est-ce que le son ne transporte pas de la source à l'oreille ?

De la matière.

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