Devoir maison 3 Devoir maison 3 P4 : Définir et distinguer une onde sonore et une onde électromagnétique En 1885, Heinrich Hertz réalise l’expérience suivante : il provoque des oscillations électriques entre les deux bornes d’un éclateur (deux électrodes séparées par de l’air). Il détecte alors des étincelles aux bornes d’un anneau métallique presque refermé placé quelques dizaines de mètres plus loin : un courant électrique a été produit dans l’anneau. Cette expérience ne peut s’expliquer que par la propagation d’une onde électromagnétique dont l’existence avait été prévue quelques années auparavant. Lorsqu’on lui demanda les applications de cette découverte, Hertz répondit qu’il n’y en aurait pas, et pourtant la télécommunication sans fil était née. 1) Quel est ici le phénomène à l’origine des ondes électromagnétiques ? Qui est l’émetteur ? le récepteur ? (1,5 points) 2) L’expérience de Hertz aurait-elle été possible sous vide ? (0,5 point) 3) Expliquer la dernière phrase du texte, en recherchant les appareils de télécommunication qui utilisent des ondes électromagnétiques. (0,5 point) P5 : Connaître une valeur approchée de la vitesse du son dans l’air P6 : Connaître une valeur de la vitesse de la lumière dans le vide (ou dans l’air) La première tentative de mesure précise de la vitesse du son dans l’eau est due à J. D. Colladon et C. Sturm, en 1827 sur le lac Léman. Pour cela, ils avaient immergé une cloche et un marteau, suspendus à une barque. A l’instant où le marteau frappait la cloche, une mèche allumée tombait sur un tas de poudre qui s’enflammait. A 13,50 km de là, dans une seconde barque, un observateur guettait l’arrivée du son grâce à un cornet (à droite sur la gravure) plongé dans l’eau du lac, l’œil fixé sur l’autre barque. La valeur trouvée fut de 1435 m.s-1 à la température de 8 °C. 1) Quelle est la durée de la propagation du son dans l’eau entre les deux barques ? (1 point) 2) Quel signal marque l’instant de l’émission du son pour l’observateur ? (0,5 points) 3) a) Rappeler la valeur de la vitesse de la lumière dans l’air. (0,5 points) b) En déduire la durée de propagation du signal lumineux entre les deux barques. (1 point) 4) Si la distance est trop grande la personne situé sur la seconde barque ne perçoit aucun son. Expliquer pourquoi. (0,5 points) P7 : Identifier les phénomènes de réflexion et de réfraction Un rayon lumineux pénètre dans un prisme en verre perpendiculairement à l’une de ses faces. La section du prisme est un triangle rectangle isocèle. 1) Pourquoi le rayon n’est-il pas dévié en entrant dans le prisme ? (0,5 points) 2) Identifier l’angle d’incidence au point I et donner sa valeur. (1 point) 3) Il y a réflexion totale au point I, à partir d’un angle égal à 42°. La lumière est-elle totalement réfléchie en I ? (0,5 points) 4) Terminer le tracé de la marche du rayon lumineux jusqu’à sa sortie du prisme. (1 point) Seconde Page 1/2 Devoir maison 3 Exercice de synthèse La chauve-souris possède un véritable sonar naturel : elle émet des impulsions sonores, de fréquence pouvant atteindre 100 kHz, qu’elle réceptionne après réflexion sur les obstacles. Une chauve-souris émet une impulsion sonore alors qu’elle se trouve à 2,0 cm d’un mur et qu’elle se déplace vers cet obstacle avec une vitesse de 5,0 m.s-1. 1) Quel type d’ondes sonores une chauve-souris émet-elle ? (0,5 points) 2) Si, une fois l’impulsion sonore émise, la chauve-souris continuait son vol en ligne droite horizontalement, au bout de combien de temps atteindrait-elle le mur ? (1 point) 3) Au bout de quelle durée reçoit-elle un écho ? (La vitesse de l’onde est telle qu’on peut supposer que la chauve-souris n’a quasiment pas avancé entre l’émission et la réception). (1 point) 4) Peut-elle éviter le mur, sachant que par réflexe naturel son temps de réaction est de 100 ms ? (0,5 points) Méthode pour rédiger un calcul 1) Enoncer le calcul que l’on effectue. 2) Donner la formule utilisée et expliciter la signification de chaque terme. 3) Isoler la grandeur que l’on désire obtenir en faisant les calculs ligne après ligne. 4) Faire l’application numérique (AN) en vérifiant toutes les unités. 5) Faire attention aux chiffres significatifs du résultat. 6) Ne pas oublier l’unité du résultat. 7) Encadrer ou souligner votre résultat. 8) Conclure le calcul par une phrase. Seconde Page 2/2