Quiz: Ondes mécaniques progressives — 12 domande

1. Qu’est-ce qui caractérise une onde mécanique progressive ?

A. La propagation d’une perturbation dans le vide, avec transport simultané de matière et d’énergie

B. La formation d’une déformation immobile dans un milieu matériel, sans déplacement d’énergie

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

D. Le déplacement permanent de matière d’un point du milieu vers un autre, sans transfert d’énergie

Answer: (C)

Spiegazione

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

2. Pourquoi une onde mécanique progressive ne peut-elle pas se propager dans le vide ?

A. Parce que le vide absorbe entièrement l’énergie de toute onde progressive

B. Parce qu’elle nécessite un milieu matériel élastique pour transmettre la perturbation

C. Parce qu’une onde mécanique transporte nécessairement de la matière entre deux points

D. Parce que la propagation mécanique exige une température constante du milieu

Answer: (B)

Spiegazione

Une onde mécanique se transmet par les interactions entre les éléments d’un milieu matériel élastique. En l’absence de matière, comme dans le vide, aucune perturbation mécanique ne peut être propagée.

3. Dans quel cas une onde est-elle dite transversale ?

A. Lorsque la déformation du milieu est perpendiculaire à la direction de propagation

B. Lorsque la perturbation se propage sans transfert d’énergie

C. Lorsque la déformation du milieu est parallèle à la direction de propagation

D. Lorsque la déformation reste immobile dans le milieu matériel

Answer: (A)

Spiegazione

Une onde est transversale lorsque la déformation du milieu s’effectue perpendiculairement à la direction de propagation de la perturbation. Le parallélisme entre ces deux directions caractérise au contraire une onde longitudinale.

4. Quel mécanisme permet à une onde mécanique longitudinale de se propager ?

A. Une succession de compressions et de dilatations du milieu

B. Un transport continu de matière dans le sens de propagation

C. Une alternance de zones immobiles et de transferts thermiques

D. Une succession de déplacements perpendiculaires à la direction de propagation

Answer: (A)

Spiegazione

La propagation d’une onde longitudinale repose sur une succession de compressions et de dilatations du milieu. Ces déformations sont parallèles à la direction de propagation.

5. Quelle association correspond à deux exemples d’ondes longitudinales ?

A. Une onde sur la surface de l’eau et une onde sonore dans l’air

B. Une onde le long d’une corde et une onde le long d’un ressort

C. Une onde le long d’une corde et une onde sur la surface de l’eau

D. Une onde le long d’un ressort et une onde sonore dans l’air

Answer: (D)

Spiegazione

L’onde se propageant le long d’un ressort et l’onde sonore dans l’air sont des exemples d’ondes longitudinales. Les ondes sur une corde ou à la surface de l’eau sont présentées comme transversales.

6. Une corde est soumise à une tension de 100 N et possède une masse linéique de 0,01 kg·m⁻¹. Quelle expression donne sa célérité ?

A. v = √(100 × 0,01)

B. v = √(100 / 0,01)

C. v = √(0,01 / 100)

D. v = 100 / 0,01

Answer: (B)

Spiegazione

La célérité sur une corde vérifie la relation v = √(T/μ). Il faut donc placer la tension au numérateur et la masse linéique au dénominateur, avec T en newtons et μ en kilogrammes par mètre.

7. Quelle est la célérité du son dans des conditions normales de pression et de température ?

A. 3,00 × 10⁸ m·s⁻¹

B. 34,0 km·s⁻¹

C. 340 m·s⁻¹

D. 3,40 m·s⁻¹

Answer: (C)

Spiegazione

Dans des conditions normales de pression et de température, la célérité du son vaut 340 m·s⁻¹. La valeur 3,00 × 10⁸ m·s⁻¹ correspond plutôt à la célérité de la lumière dans le vide.

8. Que représente le retard temporaire d’une onde entre un point M et un point M′ ?

A. La déformation maximale observée en M′

B. La durée nécessaire pour que l’onde aille de M à M′

C. La distance parcourue par l’onde entre M et M′

D. La fréquence de vibration du point M

Answer: (B)

Spiegazione

Le retard temporaire est la durée qui s’écoule entre le départ de l’onde en M et son arrivée en M′. Il ne correspond donc pas à une distance, contrairement à la célérité qui mesure une distance parcourue par unité de temps.

9. Deux points sont séparés de la distance d et l’onde se propage à la célérité v. Quelle relation permet de calculer le retard temporaire τ ?

A. τ = d + v

B. τ = v / d

C. τ = d × v

D. τ = d / v

Answer: (D)

Spiegazione

Le retard temporaire vérifie τ = d/v, relation équivalente à v = d/τ. La durée augmente avec la distance et diminue lorsque la célérité est plus grande.

10. Une perturbation atteint le point M à l’instant t et le point M′ avec un retard τ. Quelle égalité décrit correctement les élongations correspondantes ?

A. Y_M′(t + τ) = −Y_M(t)

B. Y_M′(t) = Y_M(t + τ)

C. Y_M′(t − τ) = Y_M(t)

D. Y_M′(t + τ) = Y_M(t)

Answer: (D)

Spiegazione

L’élongation de M′ à l’instant t′ est celle de M à l’instant t lorsque t′ = t + τ. Ainsi, Y_M′(t + τ) = Y_M(t).

11. Pour déterminer expérimentalement la célérité entre deux points M et N, quelle démarche faut-il suivre ?

A. Mesurer t₂ − t₁, puis calculer v = (t₂ − t₁)/MN

B. Mesurer la fréquence en M et N, puis calculer v = MN × fréquence

C. Mesurer MN, relever seulement t₁, puis calculer v = MN/t₁

D. Mesurer MN, relever t₁ et t₂, puis calculer v = MN/(t₂ − t₁)

Answer: (D)

Spiegazione

On relève les instants de passage de l’onde en M et en N, on calcule Δt = t₂ − t₁, puis on applique v = d/Δt avec d = MN. L’intervalle pertinent entre deux points est donc la différence des deux instants.

12. Une onde est émise par une source à l’instant t₀ = 0 s et passe par le point M à l’instant t₁. Quelle est la durée de propagation entre la source et M ?

A. t₀ − t₁, soit −t₁

B. t₁ − t₀, soit t₁

C. t₁/t₀, ce qui est indéfini

D. t₀ + t₁, soit t₁

Answer: (B)

Spiegazione

La durée de propagation est Δt = t₁ − t₀. Comme t₀ = 0 s, elle vaut simplement t₁.