QCM : Son et musique (16 questions)

Questions et réponses du QCM

1. Comment le son produit par la membrane vibrante d’un haut-parleur se propage-t-il dans un milieu ?

Par une succession de compressions et de dilatations des molécules, dans toutes les directions.
Par le déplacement continu des molécules du haut-parleur jusqu’aux oreilles.
Par des vibrations qui se propagent sous forme de lumière dans le milieu.
Par des compressions qui se déplacent dans une seule direction, sans dilatation.

Par une succession de compressions et de dilatations des molécules, dans toutes les directions.

Explication

La membrane vibrante engendre des compressions et des dilatations qui se propagent dans toutes les directions. Les molécules du milieu oscillent plutôt que de voyager continuellement depuis le haut-parleur.

2. Un son parcourt une certaine distance dans l’air et dans l’acier pendant la même durée. Quelle comparaison des vitesses de propagation est correcte ?

Il se propage à 1 520 m/s dans l’air et à 5 000 m/s dans l’acier.
Il se propage à 340 m/s dans l’air et à 1 520 m/s dans l’acier.
Il se propage à 5 000 m/s dans l’air et à 340 m/s dans l’acier.
Il se propage à 340 m/s dans l’air et à 5 000 m/s dans l’acier.

Il se propage à 340 m/s dans l’air et à 5 000 m/s dans l’acier.

Explication

La vitesse du son est de 340 m/s dans l’air et de 5 000 m/s dans l’acier. La valeur de 1 520 m/s correspond à sa propagation dans l’eau de mer.

3. Une vibration sonore a une fréquence de 15 Hz. Comment la classe-t-on par rapport à l’audition humaine ?

Comme un son audible, car sa fréquence se situe entre 20 Hz et 20 000 Hz.
Comme un son audible, car toute fréquence inférieure à 20 000 Hz est entendue.
Comme un ultrason, car sa fréquence dépasse 20 000 Hz.
Comme un infrason, car sa fréquence est inférieure à 20 Hz.

Comme un infrason, car sa fréquence est inférieure à 20 Hz.

Explication

Les infrasons ont une fréquence inférieure à 20 Hz, en dessous de la plage auditive humaine. Un son audible doit se situer entre 20 Hz et 20 000 Hz.

4. Entre deux sons, lequel a la fréquence la plus élevée ?

Le son le plus fort, car l’intensité détermine la fréquence.
Le son le plus long, car la durée détermine la fréquence.
Le son le plus grave, car la gravité augmente avec la fréquence.
Le son le plus aigu, car l’aiguïté augmente avec la fréquence.

Le son le plus aigu, car l’aiguïté augmente avec la fréquence.

Explication

Un son plus aigu possède une fréquence plus élevée, mesurée en hertz. La force perçue d’un son concerne son intensité et ne permet pas, à elle seule, de conclure que sa fréquence est supérieure.

5. Quel signal peut être qualifié de périodique ?

Un signal dont chaque motif apparaît à un intervalle différent.
Un signal qui demeure constant pendant toute sa durée.
Un signal dont un même motif se répète régulièrement.
Un signal dont l’amplitude augmente sans répétition du motif.

Un signal dont un même motif se répète régulièrement.

Explication

Un signal périodique se reconnaît à la répétition régulière d’un même motif. Une variation d’amplitude sans répétition régulière ne suffit pas à le définir comme périodique.

6. Sur un signal périodique, que représente la période TT ?

Le nombre de secondes écoulées pendant dix motifs.
La durée totale du signal, exprimée en hertz.
La durée d’un motif élémentaire, exprimée en secondes.
Le nombre de motifs par seconde, exprimé en hertz.

La durée d’un motif élémentaire, exprimée en secondes.

Explication

La période TT est la durée d’un motif élémentaire et se mesure en secondes. Le nombre de motifs qui se répètent par seconde correspond plutôt à la fréquence.

7. Un signal effectue 250 motifs élémentaires en une seconde. Quelle grandeur et quelle valeur cela définit-il ?

Une période de 250 s.
Une période de 250 Hz.
Une fréquence de 250 s.
Une fréquence de 250 Hz.

Une fréquence de 250 Hz.

Explication

La fréquence est le nombre de motifs qui se répètent par seconde : ici, elle vaut 250 Hz. La période est une durée exprimée en secondes, et non un nombre de motifs par seconde.

8. Un signal périodique a une période de 0,0040,004 s. Quelle est sa fréquence ?

250250 Hz, car la fréquence est l’inverse de la période.
44 Hz, car la période doit être exprimée en millisecondes.
0,0040,004 Hz, car la fréquence est égale à la période.
2525 Hz, car la fréquence est la période divisée par dix.

$$250$$ Hz, car la fréquence est l’inverse de la période.

Explication

La relation entre fréquence et période est f=1Tf=\frac{1}{T}, donc f=10,004=250f=\frac{1}{0,004}=250 Hz. La période s’exprime en secondes et ne donne pas directement la fréquence sans prendre son inverse.

9. Quelle représentation permet de distinguer un son pur d’un son complexe ?

Un son pur a une courbe triangulaire, tandis qu’un son complexe a une courbe constante.
Un son pur a une courbe constante, tandis qu’un son complexe a une courbe apériodique.
Un son pur a une courbe sinusoïdale, tandis qu’un son complexe a une courbe périodique non sinusoïdale.
Un son pur a une courbe périodique non sinusoïdale, tandis qu’un son complexe a une courbe sinusoïdale.

Un son pur a une courbe sinusoïdale, tandis qu’un son complexe a une courbe périodique non sinusoïdale.

Explication

La courbe d’un son pur est sinusoïdale, alors que celle d’un son complexe est périodique mais non sinusoïdale. Une courbe périodique non sinusoïdale caractérise donc le son complexe, et non le son pur.

10. Un son résulte de l’addition de plusieurs sons purs. Comment le désigne-t-on ?

Un son composé.
Un infrason.
Un signal apériodique.
Un son pur.

Un son composé.

Explication

Un son composé est formé par l’addition de plusieurs sons purs. Un son pur n’est pas défini par cette addition, mais par sa représentation sinusoïdale.

11. Dans un son composé, quel est le rôle de la fréquence fondamentale par rapport aux fréquences harmoniques ?

Elle correspond à l’amplitude maximale, tandis que les harmoniques indiquent les fréquences secondaires.
Elle constitue la fréquence de base dont les harmoniques sont des multiples entiers.
Elle constitue l’harmonique la plus élevée dont les autres fréquences sont des diviseurs entiers.
Elle représente la fréquence moyenne obtenue en combinant toutes les composantes du son.

Elle constitue la fréquence de base dont les harmoniques sont des multiples entiers.

Explication

La fréquence fondamentale est la fréquence de base, et les fréquences harmoniques sont des multiples entiers de celle-ci. La fréquence la plus élevée n’est pas la fréquence de base par définition.

12. Que permet de lire un spectre de Fourier représentant un son ?

L’amplitude des composantes sinusoïdales en fonction de leur fréquence.
La vitesse de propagation du son en fonction de la fréquence fondamentale.
La hauteur globale du son en fonction de la durée de chaque note.
La durée des composantes sinusoïdales en fonction de leur amplitude.

L’amplitude des composantes sinusoïdales en fonction de leur fréquence.

Explication

Un spectre de Fourier montre l’amplitude des composantes sinusoïdales selon leur fréquence, ce qui aide à repérer leur présence et leur importance. Il ne décrit pas la durée des composantes en fonction de leur amplitude.

13. Deux notes ont la même fréquence fondamentale, mais des harmoniques d’amplitudes différentes : quelle propriété peut différer entre elles ?

Leur timbre, car il dépend des harmoniques et de leurs amplitudes.
Leur hauteur, car elle dépend directement de l’amplitude des harmoniques.
Leur fréquence fondamentale, car elle dépend du nombre d’harmoniques présents.
Leur durée, car elle est déterminée par la fréquence fondamentale.

Leur timbre, car il dépend des harmoniques et de leurs amplitudes.

Explication

La hauteur dépend de la fréquence fondamentale, tandis que le timbre dépend de la présence des harmoniques et de leurs amplitudes. Une différence d’amplitudes harmoniques ne suffit donc pas à conclure que la hauteur diffère.

14. Quelle expression relie le niveau d’intensité sonore LL à l’intensité sonore II et à l’intensité de référence I0I_0 ?

L=log⁡(II0)L=\log\left(\frac{I}{I_0}\right), avec I0=10−10 W⋅m−2I_0=10^{-10}\,\mathrm{W\cdot m^{-2}}.
L=10log⁡(II0)L=10\log\left(\frac{I}{I_0}\right), avec I0=10−12 W⋅m−2I_0=10^{-12}\,\mathrm{W\cdot m^{-2}}.
L=10log⁡(I0I)L=10\log\left(\frac{I_0}{I}\right), avec I0=10−12 W⋅m−2I_0=10^{-12}\,\mathrm{W\cdot m^{-2}}.
L=10(II0)L=10\left(\frac{I}{I_0}\right), avec I0=10−12 W⋅m−2I_0=10^{-12}\,\mathrm{W\cdot m^{-2}}.

$$L=10\log\left(\frac{I}{I_0}\right)$$, avec $$I_0=10^{-12}\,\mathrm{W\cdot m^{-2}}$$.

Explication

Le niveau est défini par le logarithme décimal du rapport entre l’intensité sonore et l’intensité de référence, multiplié par 10. Inverser le rapport change la relation et ne donne pas le niveau sonore défini ici.

15. Pour calculer l’intensité sonore à partir d’un niveau LL, quelle relation faut-il utiliser ?

I=I0×10L/10I=I_0\times10^{L/10}.
I=I0×1010/LI=I_0\times10^{10/L}.
I=I0×log⁡(L10)I=I_0\times\log\left(\frac{L}{10}\right).
I=I0+10L/10I=I_0+10^{L/10}.

$$I=I_0\times10^{L/10}$$.

Explication

L’intensité associée au niveau LL s’obtient en multipliant l’intensité de référence par 10L/1010^{L/10}. Placer LL au dénominateur de l’exposant ne correspond pas à l’inversion de la relation logarithmique.

16. Si le niveau sonore augmente de 10 dB, par quel facteur l’intensité sonore est-elle multipliée ?

Par 10 unités, car le nombre de décibels s’ajoute directement à l’intensité.
Par 2, car une hausse de 10 dB double l’intensité sonore.
Par 100, car chaque augmentation de 10 dB multiplie deux fois l’intensité par 10.
Par 10, ce qui montre que le niveau ne varie pas proportionnellement à l’intensité.

Par 10, ce qui montre que le niveau ne varie pas proportionnellement à l’intensité.

Explication

Une hausse de 10 dB correspond à une intensité multipliée par 10, révélant la relation logarithmique entre le niveau et l’intensité. Ajouter 10 unités à l’intensité confond une variation en décibels avec une variation absolue de l’intensité.

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Comment le son produit par la membrane d’un haut-parleur se propage-t-il ?

Par une succession de compressions et de dilatations des molécules du milieu, dans toutes les directions.

À quelle vitesse le son se propage-t-il dans l’air ?

À 340 m/s.

À quelle vitesse le son se propage-t-il dans l’eau de mer ?

À 1 520 m/s.

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