Quiz: Introduction aux Ondes et Interactions — 22 questions

1. Quand la résonance d’un oscillateur forcé devient-elle aiguë ?

A. Quand la période d’excitation est très différente de la période propre

B. Quand l’amortissement est très fort

C. Quand l’amortissement est faible

D. Quand la masse de l’oscillateur est nulle

Answer: (C)

Explanation

Avec des frottements faibles, l’amplitude maximale n’apparaît que pour une excitation très proche de la période propre : la résonance est alors aiguë. Un amortissement fort rend au contraire la résonance plus floue.

2. Dans un pendule simple à petites oscillations, de quoi dépend la période propre ?

A. De la masse du solide seulement

B. De la longueur du pendule et de l’intensité de la pesanteur

C. De la résistance de l’air uniquement

D. De l’amplitude initiale seulement

Answer: (B)

Explanation

Pour de petites amplitudes, la période propre vaut T0 = 2π√(L/g) : elle dépend de L et de g. Elle ne dépend pas de l’amplitude initiale dans le cadre de l’isochronisme.

3. Quelle grandeur permet de comparer la stabilité de noyaux différents ?

A. Le nombre d’électrons autour de l’atome

B. La vitesse des nucléons dans le noyau

C. La charge électrique totale du noyau

D. L’énergie de liaison par nucléon

Answer: (D)

Explanation

L’énergie de liaison par nucléon sert à comparer la stabilité des noyaux : plus elle est grande, plus le noyau est stable. La charge électrique ou le nombre d’électrons ne donnent pas cette comparaison.

4. Que stipule le principe d’inertie lorsqu’aucune force extérieure ne s’exerce sur un système ?

A. Son centre d’inertie accélère dans le sens du mouvement

B. Sa trajectoire devient circulaire

C. Son centre d’inertie reste au repos ou en mouvement rectiligne uniforme

D. Sa vitesse devient forcément nulle

Answer: (C)

Explanation

Si la somme des forces extérieures est nulle, le centre d’inertie conserve son état de repos ou de mouvement rectiligne uniforme. C’est l’énoncé de la première loi de Newton.

5. Que désigne le nombre atomique Z d’un noyau ?

A. Le nombre total de nucléons du noyau

B. Le nombre de protons contenus dans le noyau

C. La masse du noyau en unités atomiques

D. Le nombre de neutrons du noyau

Answer: (B)

Explanation

Le numéro atomique Z correspond au nombre de protons dans le noyau. Le nombre total de nucléons est donné par A, pas par Z.

6. Sans frottements, que devient l’énergie mécanique du système solide-ressort ?

A. Elle devient entièrement thermique

B. Elle diminue régulièrement

C. Elle se conserve

D. Elle est proportionnelle au temps

Answer: (C)

Explanation

En l’absence de frottements, le système est conservatif et l’énergie mécanique se conserve. L’énergie se transfère alors périodiquement entre énergie potentielle élastique et énergie cinétique.

7. Quelle expression donne l’énergie potentielle élastique d’un ressort non déformé à l’origine ?

A. Ep(x) = kx

B. Ep(x) = 1/2 kx^2

C. Ep(x) = 1/2 mv^2

D. Ep(x) = k/x^2

Answer: (B)

Explanation

L’énergie potentielle élastique d’un ressort est proportionnelle au carré de l’allongement ou de la compression : Ep(x) = 1/2 kx^2. Elle est nulle lorsque x = 0, au repos.

8. Quelle relation traduit la tension aux bornes d’une bobine réelle parcourue par un courant variable ?

A. uAB = L i + r di/dt

B. uAB = L di/dt + q/C

C. uAB = r i + L di/dt

D. uAB = r i + C du/dt

Answer: (C)

Explanation

Pour une bobine réelle, la tension comprend une partie résistive r i et une partie inductive L di/dt. Les autres propositions mélangent des relations de condensateur ou inversent les grandeurs.

9. Quelle expression donne la période propre d’un circuit LC de résistance nulle ?

A. T0 = L/R

B. T0 = RC

C. T0 = 2π√(L/C)

D. T0 = 2π√(LC)

Answer: (D)

Explanation

La période propre d’un circuit LC idéal est T0 = 2π√(LC). Les expressions avec R correspondent à d’autres dipôles, et √(L/C) est incorrecte ici.

10. Quelle valeur prend la tension d’un condensateur en décharge à la date t=τ ?

A. U0/2

B. U0

C. 0,63 U0

D. 0,37 U0

Answer: (D)

Explanation

Pendant la décharge, u_c(t)=U0 e^{-t/τ}, donc à t=τ on obtient u_c(τ)=U0/e≈0,37 U0. La valeur 0,63 U0 correspond au cas de la charge.

11. Que représente le défaut de masse d’un noyau ?

A. La différence entre la masse des nucléons séparés et la masse du noyau

B. La masse totale des protons dans le noyau

C. La masse perdue par l’électron lors d’une émission

D. L’énergie libérée par une réaction chimique

Answer: (A)

Explanation

Le défaut de masse est la différence entre la masse des nucléons libres au repos et la masse du noyau. Cette différence est liée à l’énergie de liaison par la relation E_l=Δm c^2.

12. Dans quel cas la diffraction d’une onde est-elle la plus marquée ?

A. Quand l’ouverture est très grande devant la longueur d’onde

B. Quand l’onde se propage dans le vide

C. Quand la fréquence de l’onde est nulle

D. Quand la dimension de l’ouverture est comparable à la longueur d’onde

Answer: (D)

Explanation

La diffraction est importante lorsque la dimension de l’ouverture est du même ordre de grandeur que la longueur d’onde. Si l’ouverture est très grande devant la longueur d’onde, l’effet devient faible.

13. Dans un circuit RL, que devient l’intensité du courant lorsque le régime est permanent en courant continu ?

A. Elle reste continue et vérifie uAB = r i

B. Elle suit uAB = L di/dt sans terme résistif

C. Elle croît linéairement avec le temps

D. Elle devient nulle à cause de l’auto-induction

Answer: (A)

Explanation

En régime permanent, la variation du courant est nulle, donc di/dt = 0 et la bobine se comporte comme une résistance r. L’auto-induction empêche un saut de courant lors des transitions, mais pas un courant nul en régime établi.

14. Qu’est-ce qu’un signal mécanique ?

A. Une perturbation de courte durée qui se propage dans un milieu matériel élastique

B. Un mouvement circulaire d’un point autour de sa position d’équilibre

C. Une variation de pression qui se propage uniquement dans le vide

D. Une oscillation électrique d’un circuit fermé

Answer: (A)

Explanation

Un signal mécanique est bien une perturbation courte qui se propage dans un milieu matériel élastique en y créant des déformations. Les autres propositions décrivent soit un phénomène électromagnétique, soit une oscillation, soit un circuit électrique.

15. Quel régime correspond à une tension qui s’annule sans oscillation dans un circuit RLC ?

A. Le régime LC non amorti

B. Le régime de résonance

C. Le régime pseudo-périodique

D. Le régime apériodique

Answer: (D)

Explanation

Quand la résistance est grande, la décharge se fait sans oscillation : c’est le régime apériodique. Le régime pseudo-périodique, lui, présente des oscillations d’amplitude décroissante.

16. Que montre la diffraction de la lumière ?

A. Que sa fréquence change à la traversée d’une ouverture

B. Qu’elle ne peut pas se propager dans le vide

C. Son caractère uniquement corpusculaire

D. Son caractère ondulatoire

Answer: (D)

Explanation

La diffraction prouve que la lumière a un comportement ondulatoire. La fréquence ne change pas lors du passage par une ouverture, et la lumière se propage bien dans le vide.

17. Quelle loi décrit la force gravitationnelle entre deux corps ponctuels ?

A. La loi d’Ohm

B. La loi de Coulomb

C. La loi de Hooke

D. La loi de Newton

Answer: (D)

Explanation

La gravitation entre deux masses ponctuelles est décrite par la loi de Newton, avec une dépendance en 1/AB². La loi de Coulomb concerne au contraire les charges électriques.

18. Quelle est l’expression de la constante de temps d’un circuit RC ?

A. τ=C/R

B. τ=RC

C. τ=L/R

D. τ=R/C

Answer: (B)

Explanation

Dans un circuit RC, la constante de temps vaut τ=RC. Elle caractérise la rapidité de la charge ou de la décharge du condensateur.

19. Quelle écriture traduit la deuxième loi de Newton pour un système de masse constante dans un référentiel galiléen ?

A. ΣFext = m vG

B. ΣFext = m aG

C. ΣFext = 0 si la vitesse est non nulle

D. ΣFext = aG / m

Answer: (B)

Explanation

Dans un référentiel galiléen, la somme des forces extérieures est égale au produit de la masse par l’accélération du centre d’inertie. La vitesse seule ne permet pas d’écrire cette relation.

20. Quelle relation caractérise la décroissance radioactive ?

A. N(t)=N0 e^{-λt}

B. N(t)=N0+λt

C. N(t)=N0/λt

D. N(t)=N0 e^{λt}

Answer: (A)

Explanation

La loi de décroissance radioactive est exponentielle décroissante : N(t)=N0 e^{-λt}. Les autres expressions ne décrivent pas la diminution spontanée des noyaux instables.

21. Comment deux charges ponctuelles de même signe interagissent-elles électrostatiquement ?

A. Elles n’exercent aucune force l’une sur l’autre

B. Elles s’attirent avec une force toujours attractive

C. Elles se repoussent avec une force répulsive

D. Elles s’attirent seulement si elles ont la même masse

Answer: (C)

Explanation

En électrostatique, des charges de même signe se repoussent, alors que des charges de signes contraires s’attirent. La masse n’intervient pas dans cette interaction.

22. Que se passe-t-il lorsque deux signaux de même nature se croisent ?

A. Ils se transforment en signaux lumineux

B. Leur déformation résultante est la somme algébrique des deux déformations

C. Ils s’annulent définitivement après la rencontre

D. Ils changent durablement de vitesse de propagation

Answer: (B)

Explanation

Lors du croisement, les déformations s’additionnent algébriquement, puis chaque signal repart sans être modifié. Il n’y a donc ni destruction définitive ni changement durable de vitesse.