Quiz: Ondes mécaniques périodiques — 14 Fragen

1. Quand une onde est-elle qualifiée de périodique ?

A. Lorsqu’elle possède une amplitude constante au cours du temps

B. Lorsqu’elle se répète identiquement après des intervalles de temps égaux

C. Lorsqu’elle produit nécessairement un mouvement sinusoïdal

D. Lorsqu’elle se propage uniquement dans un milieu matériel

Answer: (B)

Erklärung

Une onde est périodique lorsqu’elle reproduit identiquement son évolution après des intervalles de temps égaux, appelés périodes T.

2. Quelle caractéristique permet de reconnaître une onde sinusoïdale ?

A. Son élongation reste constante au cours du temps

B. Sa propagation s’effectue uniquement dans le vide

C. Sa période est nécessairement égale à son amplitude

D. Sa variation en fonction du temps suit une sinusoïde

Answer: (D)

Erklärung

Une onde est dite sinusoïdale lorsque sa variation en fonction du temps est représentée par une sinusoïde.

3. Dans l’expression de l’élongation x(t), que représente la grandeur A ?

A. La phase déterminée par les conditions initiales

B. L’élongation mesurée à l’instant t

C. La durée d’une répétition complète

D. L’élongation maximale de l’onde

Answer: (D)

Erklärung

La grandeur A désigne l’amplitude, c’est-à-dire l’élongation maximale. La période T caractérise, quant à elle, la répétition temporelle.

4. Dans une expérience avec une corde tendue et une lame vibrante, quel élément constitue la source de l’onde ?

A. La lame vibrante entretenue par un électro-aimant

B. Le courant alternatif après sa propagation

C. La corde élastique tendue horizontalement

D. L’air environnant la corde

Answer: (A)

Erklärung

La lame vibrante, entretenue par l’électro-aimant alimenté en courant alternatif, produit l’onde. La corde constitue le milieu dans lequel l’onde se propage.

5. Comment se définissent les ondes sonores ?

A. Des ondes mécaniques longitudinales produites par la propagation d’une vibration dans un milieu

B. Des ondes électromagnétiques transversales qui se propagent dans le vide

C. Des ondes mécaniques circulaires limitées à la surface de l’eau

D. Des vibrations immobiles produites sans déformation d’un milieu

Answer: (A)

Erklärung

Les ondes sonores sont des ondes mécaniques longitudinales : elles résultent de la propagation de la vibration d’un corps dans un milieu environnant.

6. Quelle propriété caractérise une onde ultrasonore ?

A. Elle se propage sans milieu matériel et ne se réfléchit pas sur les obstacles

B. Sa fréquence est inférieure à 20 Hz et elle est audible par l’être humain

C. Elle correspond à une onde sonore dont l’amplitude est nécessairement nulle

D. Sa fréquence est supérieure à 20 kHz et elle est inaudible pour l’être humain

Answer: (D)

Erklärung

Les ultrasons sont des ondes sonores de fréquence supérieure à 20 kHz. Ils sont inaudibles et peuvent se réfléchir partiellement sur un obstacle.

7. Deux points d’un milieu vibrent-ils en phase lorsque leur distance est égale à deux longueurs d’onde ?

A. Non, car ils sont alors séparés par un nombre impair de demi-longueurs d’onde

B. Non, car les points en phase doivent être séparés par une demi-longueur d’onde

C. Oui, car deux longueurs d’onde constituent un multiple de la longueur d’onde

D. Oui, mais seulement si les deux points ont des amplitudes différentes

Answer: (C)

Erklärung

Des points séparés par un multiple de la longueur d’onde vibrent en phase. Deux longueurs d’onde correspondent à un tel multiple.

8. Dans quelle situation deux points d’un milieu vibrent-ils en opposition de phase ?

A. Lorsqu’ils sont séparés par une distance quelconque inférieure à une longueur d’onde

B. Lorsqu’ils sont séparés par un nombre entier de longueurs d’onde

C. Lorsqu’ils occupent exactement la même position dans le milieu

D. Lorsqu’ils sont séparés par un nombre impair de demi-longueurs d’onde

Answer: (D)

Erklärung

L’opposition de phase correspond à une distance égale à un nombre impair de demi-longueurs d’onde, par exemple λ/2 ou 3λ/2.

9. Comment peut-on déterminer expérimentalement la célérité du son dans l’air avec deux microphones situés à des distances différentes d’un haut-parleur ?

A. En mesurant uniquement l’amplitude du signal reçu par le premier microphone

B. En rapprochant les deux microphones jusqu’à ce qu’ils deviennent côte à côte

C. En déplaçant un microphone jusqu’à ce que les deux signaux redeviennent en phase

D. En augmentant la fréquence jusqu’à ce que les deux signaux aient la même amplitude

Answer: (C)

Erklärung

On déplace un microphone et on repère une nouvelle position où les deux signaux sont en phase. La distance parcourue entre ces positions permet de relier le déphasage à la propagation du son.

10. Pour un son de fréquence 10³ Hz, quelles distances correspondent aux positions successives où les signaux de deux microphones sont en phase ?

A. 34 cm, 68 cm, 102 cm et 136 cm

B. 17 cm, 34 cm, 51 cm et 68 cm

C. 10 cm, 20 cm, 30 cm et 40 cm

D. 68 cm, 102 cm, 136 cm et 170 cm

Answer: (A)

Erklärung

Les distances relevées sont 34 cm, 68 cm, 102 cm et 136 cm. Elles sont des multiples successifs de 34 cm, et non des distances séparées de valeurs variables.

11. Dans quelle situation observe-t-on le phénomène de diffraction d’une onde ?

A. Lorsque deux sources produisent des ondes de même amplitude

B. Lorsque l’onde se propage sans obstacle dans un milieu uniforme

C. Lorsque l’onde rencontre une ouverture ou un obstacle de dimension comparable à sa longueur d’onde

D. Lorsque la fréquence de l’onde devient nulle après sa production

Answer: (C)

Erklärung

La diffraction correspond à une modification de la forme de l’onde lorsqu’elle passe par une ouverture ou rencontre un obstacle dont la dimension est inférieure ou de l’ordre de grandeur de sa longueur d’onde.

12. Dans une cuve à ondes, quel élément provoque directement la diffraction de l’onde à la surface de l’eau ?

A. L’ouverture du diaphragme

B. Le support de la cuve

C. Le générateur de fréquence

D. La plaque vibrante

Answer: (A)

Erklärung

Le diaphragme comporte une ouverture de largeur a qui modifie la forme de l’onde et provoque sa diffraction. La plaque vibrante, elle, produit l’onde incidente.

13. Dans un exercice, que représentent respectivement les valeurs 6,0 cm et 17 Hz associées aux points A et B de la surface de l’eau ?

A. Une distance spatiale et une fréquence temporelle

B. Une longueur d’onde et une célérité d’onde

C. Une célérité d’onde et une longueur d’onde

D. Une fréquence temporelle et une distance spatiale

Answer: (A)

Erklärung

La valeur 6,0 cm est la distance spatiale entre A et B, tandis que 17 Hz indique la fréquence des vibrations produites par le vibreur. Ces grandeurs ne décrivent donc pas la même caractéristique de l’onde.

14. Dans l’expérience comparant une onde ultrasonore dans l’air et une autre dans le pétrole liquide, pourquoi les signaux reçus peuvent-ils différer malgré des distances parcourues identiques ?

A. Parce que la célérité de l’onde dépend du milieu traversé

B. Parce que les deux signaux parcourent nécessairement des distances différentes

C. Parce que la fréquence disparaît lorsque la distance parcourue est identique

D. Parce que l’oscilloscope impose une célérité identique aux deux ondes

Answer: (A)

Erklärung

Les deux ondes parcourent la même distance, mais leurs célérités peuvent différer parce qu’elles se propagent dans des milieux différents, l’air et le pétrole liquide. Les signaux reçus sont ensuite comparés à l’oscilloscope.