Quiz: Ondes mécaniques — 18 questions

1. Pourquoi l’air, l’eau et les métaux peuvent-ils servir de milieux de propagation à une onde mécanique ?

A. Parce qu’ils transforment directement l’onde mécanique en onde lumineuse

B. Parce qu’ils transportent les ondes mécaniques dans le vide

C. Parce qu’ils constituent des supports matériels élastiques

D. Parce qu’ils empêchent toute déformation de la matière

Answer: (C)

Explanation

Une onde mécanique nécessite un support matériel élastique pour se propager, comme l’air, l’eau ou un métal. Le vide ne fournit pas ce support matériel.

2. Une onde mécanique est-elle sinusoïdale si, en un point donné, son élongation varie sinusoïdalement au cours du temps ?

A. Non, car une onde sinusoïdale doit être étudiée uniquement selon la position

B. Oui, mais seulement si sa célérité est constante dans tous les milieux

C. Oui, car sa perturbation est une fonction sinusoïdale du temps en ce point

D. Non, car une onde mécanique ne peut pas avoir de variation périodique

Answer: (C)

Explanation

Une onde mécanique est dite sinusoïdale lorsque la perturbation qu’elle produit en un point du milieu est une fonction sinusoïdale du temps.

3. Sur une photographie d’une onde périodique, quelle distance représente la longueur d’onde ?

A. La vitesse de déplacement d’un point du milieu

B. La distance entre deux points voisins vibrant en phase

C. La durée entre deux vibrations successives d’un point

D. Le nombre de vibrations produites par seconde

Answer: (B)

Explanation

La longueur d’onde λ est une distance : elle sépare deux points voisins qui vibrent en phase, par exemple deux crêtes consécutives ou deux creux consécutifs.

4. Que deviennent les points matériels après le passage d’une onde mécanique ?

A. Ils restent définitivement déplacés dans le sens de propagation

B. Ils disparaissent du milieu après avoir transmis l’énergie

C. Ils reprennent leur position initiale après avoir acquis momentanément de l’énergie

D. Ils se déplacent globalement avec l’onde jusqu’à son arrêt

Answer: (C)

Explanation

Les points atteints acquièrent temporairement de l’énergie mécanique, puis retrouvent leur position initiale. Cela distingue le transfert d’énergie du transport global de matière.

5. Quelle association entre représentation et périodicité est correcte ?

A. Le temps permet d’étudier la périodicité spatiale avec λ

B. La position permet d’étudier la périodicité spatiale avec λ

C. La position permet d’étudier la périodicité temporelle avec T

D. La position et le temps permettent toujours de mesurer uniquement T

Answer: (B)

Explanation

La périodicité spatiale s’étudie en fonction de la position et se caractérise par la longueur d’onde λ. La périodicité temporelle s’étudie en fonction du temps et se caractérise par la période T.

6. Une perturbation parcourt 18 m en 6,0 s entre deux points d’un milieu. Quelle est la célérité de l’onde ?

A. 12 m·s⁻¹

B. 0,33 m·s⁻¹

C. 3,0 m·s⁻¹

D. 108 m·s⁻¹

Answer: (C)

Explanation

La célérité est le rapport entre la distance parcourue et la durée de propagation : c = 18/6,0 = 3,0 m·s⁻¹. Elle décrit la propagation de l’onde, et non le mouvement local d’un point matériel.

7. Comment une perturbation mécanique se transmet-elle dans un milieu matériel ?

A. Par émission de lumière entre les éléments du milieu

B. Par immobilisation des éléments situés après la perturbation

C. Par collision successive entre les éléments voisins du milieu

D. Par déplacement global de tous les éléments dans le sens de propagation

Answer: (C)

Explanation

La perturbation se transmet de proche en proche grâce aux collisions entre éléments voisins du milieu. Les éléments ne se déplacent donc pas globalement avec la perturbation.

8. Lorsqu’une même onde sonore passe de l’air à l’eau, quelle grandeur dépend du milieu traversé ?

A. Le nombre de répétitions par seconde

B. La fréquence de la source

C. La durée d’une période imposée par la source

D. La célérité de l’onde

Answer: (D)

Explanation

La célérité d’une onde mécanique progressive dépend du milieu de propagation. Dans le cadre étudié, la fréquence d’une onde sonore est indépendante du milieu traversé.

9. Quelle condition caractérise une onde mécanique progressive périodique ?

A. La perturbation se propage sans jamais se répéter

B. La perturbation se répète à l’identique régulièrement en chaque point

C. La perturbation change de forme à chaque répétition

D. La perturbation reste immobile dans tout le milieu

Answer: (B)

Explanation

Une onde mécanique progressive est périodique lorsque la perturbation produite en un point quelconque du milieu se répète à l’identique et régulièrement.

10. Une vague se propage horizontalement à la surface de l’eau tandis que les points d’eau oscillent verticalement. De quel type d’onde s’agit-il ?

A. D’une onde sans direction de perturbation

B. D’une onde électromagnétique

C. D’une onde longitudinale

D. D’une onde transversale

Answer: (D)

Explanation

Dans une onde transversale, la perturbation est perpendiculaire à la direction de propagation. La vague à la surface de la mer en est un exemple.

11. Qu’est-ce qu’une onde mécanique progressive ?

A. La déformation permanente d’un objet sans propagation dans le milieu

B. La propagation d’une énergie dans le vide, sans perturbation matérielle

C. Le déplacement global d’un milieu matériel, sans transfert d’énergie mécanique

D. La propagation d’une perturbation dans un milieu matériel élastique, avec transfert d’énergie sans transport global de matière

Answer: (D)

Explanation

Une onde mécanique progressive correspond à la propagation d’une perturbation dans un milieu matériel élastique. Elle transfère de l’énergie mécanique sans entraîner globalement la matière.

12. Que représente l’élongation y d’un point matériel d’un milieu soumis à une onde ?

A. La plus grande valeur de son déplacement au cours du temps

B. La distance parcourue globalement par la matière avec l’onde

C. Son déplacement par rapport à sa position de repos

D. La durée nécessaire à l’onde pour atteindre ce point

Answer: (C)

Explanation

L’élongation décrit le déplacement instantané d’un point matériel par rapport à sa position de repos. La plus grande valeur de ce déplacement correspond à l’amplitude.

13. Dans une onde longitudinale, quelle relation existe entre la direction de propagation et celle de la perturbation ?

A. Elles n’ont aucune relation géométrique

B. Elles sont toujours opposées sans être parallèles

C. Elles sont parallèles

D. Elles sont perpendiculaires

Answer: (C)

Explanation

Une onde longitudinale possède une perturbation parallèle à sa direction de propagation, comme une compression qui se déplace le long d’un ressort.

14. Un phénomène périodique se répète toutes les 0,020 s. Quelle est sa fréquence ?

A. 0,050 Hz

B. 50 Hz

C. 20 Hz

D. 0,020 Hz

Answer: (B)

Explanation

La fréquence vérifie F = 1/T lorsque T est exprimée en secondes. Ainsi, F = 1/0,020 = 50 Hz.

15. Laquelle de ces propositions distingue correctement la période de la fréquence ?

A. La période est exprimée en hertz, la fréquence en mètres

B. La période est une durée, la fréquence est un nombre de répétitions par seconde

C. La période et la fréquence sont deux durées exprimées en secondes

D. La période est un nombre de répétitions, la fréquence est une durée

Answer: (B)

Explanation

La période T correspond à la durée nécessaire pour qu’un phénomène se répète, tandis que la fréquence F indique le nombre de répétitions par seconde et s’exprime en hertz.

16. Deux points successifs reçoivent la même perturbation aux instants t₁ et t₂. Comment exprime-t-on le retard τ entre ces deux arrivées ?

A. τ = t₁ + t₂

B. τ = t₂ − t₁

C. τ = t₂ ÷ t₁

D. τ = t₁ − t₂

Answer: (B)

Explanation

Le retard est la durée séparant les deux arrivées successives de la perturbation et se calcule par τ = t₂ − t₁.

17. Une onde parcourt une distance égale à une longueur d’onde pendant une période T. Quelle expression donne sa célérité c ?

A. c = λT

B. c = λ/T

C. c = 1/T

D. c = T/λ

Answer: (B)

Explanation

Pendant une durée T, l’onde parcourt la distance λ, donc sa célérité est le rapport distance-durée : c = λ/T. L’expression 1/T correspond à la fréquence, et non à la célérité.

18. Une onde se propage à la célérité c pendant une durée égale à une période T. Quelle distance parcourt-elle pendant cette période ?

A. λ = c/T

B. λ = 1/(cT)

C. λ = cT

D. λ = T/c

Answer: (C)

Explanation

La distance parcourue pendant une durée T est donnée par λ = cT. Cette relation est équivalente à c = λ/T.