exercices-ts-o1 - Sciences Physiques Terminale S
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tions partirlade l’épicentre. poserà entre plaque et l’ensemble émetteur-récepl’atmosphère. Le dispositif est constitué d’un émetteur (E) et d’un b.teur Par un définition, une onde se propage sans transmatériau comme tissu ou un mouchoir en b. Faux : ils émettent un rayonnement infrarouge. récepteur (R) ultrasonores queO1-­‐Ondes l’on plonge le TS-­‐chapitre et pdans articules papier. port de matière. Il y a transport d’énergie. c. Faux : les ondes radio n’interagissent pas avec jus de canne. L’émission d’une salve d’ultrasons sont lorsque alors observables c.Différents Une onde phénomènes est longitudinale la direction l’atmosphère et peuvent donc être étudiées par2013/2014 des Comment o bserver l ’univers ? déclenche un chronomètre qui s’arrête lorsque le (absorption, réflexion, transmission). L’observation de la déformation est la même que la direction de instruments d’observation terrestres. de l’amplitude du signal reçu renseigne sur le type récepteur reçoit la salve émise, ce qui détermine la la propagation. EXERCICE CORRIGE PAGE 44 2durée de matériau. L’apparition d’une autre salve due à la Particules ou rayonnements ? de parcours (τ). La distance séparant l’émetd. Il s’agit de valeurs moyennes car les célérités IMPORTANT : E TUDIER C OMMENT E ST C ONSTRUITE L A S YNTHESE ts, réflexion partielle sur un obstacle peut également Particules : protons ; étant photons ; électrons. teur du récepteur connue (d), la célérité des varient en fonction des milieux matériels et pour ois être observée. Rayonnements : ultraviolet ; X ;calculant γ ; infrarouge ;dradio. ultrasons (v) se déduit en v = . parvenir de l’épicentre au sismographe, différents 1 : Vrai ssi ou faux ?d(1) t TP D étecter es O EM Commentaires milieux (couches géologiques) ont été traversés. 32. Principe Vrai ou faux de la? (2) mesure era. Faux : seule une partie EXERCICE 19 PAGE 52 des UV est arrêtée par tPour utiliser un émetteur simple d’ultrasons de Exercice résolududans manuel l’élève, p. 632. pLa mesure tauxle de sucrededans le sucre de canne l’atmosphère. 19 Rayonnements et particules 40 kHz en émetteur de salves, il suffit de l’alimenen s’effectue en mesurant la vitesse des ultrasons dans 4 Vrai ou faux ? (3) b. Faux ils émettent un rayonnement infrarouge. 1.a. Un de rayonnement en médecine ter par: type une tension créneau ouutilisé TTL. Chaque variajus : de sucre canne. Cette vitesse dépend il faut unde support matériel au son pour se du c. Faux les ondes radio n’interagissent pas avec a.leFaux tion tension auxrayons bornes l’émetteur provoque est parde:exemple les X,deutilisés en radiologie. es taux deetsucre, qui permet, le videcerègne entre la par Terreutilisation et la Lune.d’une l’atmosphère et peuvent donc être des propager d’une salve visibles d’ultrasons deétudiées 40 La fréb.l’émission Les rayonnements émis parkHz. les par étoiles on courbe: elle d’étalonnage exemple, déterminer de b. propagepar aussi dans lesdesolides. instruments d’observation quence de la tension créneau est360 à régler c. Faux Il faudraitse modifier le document en indiquant 2 pterrestres. ¥ 2 en accord sont un rayonnement cosmique. pe 4. Pour taux de sucre dans le jus de canne et de choisir le 48 s. = paramétrages 360 m, t ! informatiques ! !de0,n’avoir avecp les afin c. Vrai : la célérité d’une onde dépend du milieu derayon3 pour les sources cosmiques et telluriques : 2. Les sources radioactives émettent des rayonnev 1 , 5 . 10 2 Particules ou rayonnements la ? pour cela que moment idéal pour la récolte. Pour pouvoir faire mer Il suffit à l’écran qu’une salve émise. propagation. nements et particules à lataux place de rayonnements. ments γ qui ne sont pas des rayonnements infrant UneParticules période supérieure 0,48 s paràexemple) correspondre célérité et de sucre, il faut avoir : d’acquisition protons à; photons ; électrons. la durée soits (0,50 inférieure la demid. Faux : la pression régnant dans le milieu a aussi rouges. Le corps renferme un certain nombre de 4. Le compteur Geiger détecte des particules (β)unet semble donc du adaptée pour éviter auinfluence, préalableainsi effectué mesures permettant Rayonnements : ultraviolet ;Ainsi X ; le γ pour ;chevauchement. infrarouge ; radio. une période signal créneau. une fréquence que ledes milieu de propagation. noyaux radioactifs des rayonnements (X etleγ). étalonnage. Pour cela même dispositif est utilisé de 100 Hz, la durée d’acquisition doit être infé3Un Une 5 Vrai ou faux ? (2) 18 3.a. Sismographe émet des rayonnements séisme dans le aussi Jura pratique solutions dont on connaît taux de sucre. 5.pour Unedes part des rayonnements et le particules étant rieure à source 5 ms. Ilradioactive est de relier la sortie de 1.a.Exercice résolu dans le manuel de l’élève, p. 632. a. Le sismographe est fait de telle manière que tout etLes des particules (α et β par exemple). Pour information, le pourcentage enutiliser masse des de sacTTL ondes du GBF Pà la borneune de synchronisation externe ayant célérité supérieure à stoppés en haute atmosphère, il faut capn- celleb.de soit mis en mouvement sauf la masse et le stylo qui l’interface pour obtenir un déclenchement de Le soleil émet aussi versPlasont Terredétectées des particules charose dans sur la canne à sucre est moyenne de ondes S, les ondes en teurs disposés des satellites pourenétudier le plus 4des Vrai ou faux ? (3) lui12està relié. ial’acquisition (déclenchement externe) lorsque la (photons, positrons et électrons). 15 %. premier donc correspondent au premier trainse complètement possible les émissions cosmologiques. a.salve Faux : il elles faut un support matériel au son pour ue est émise. Ainsi, la durée de propagation est b. Pour augmenter la sensibilité du sismographe, il d’onde sur leetdocument. propager le vide règne entre la Terre et la Lune. est possible d’utiliser un ressort moins raide ou une 29 rémesurée directement. Il est possible d’observer un Chapitre 1 Ondes et particulest Rédiger une synthèse de documents b. Les ondes P sont détectées à la date t = P b. Faux : elle se propage aussi dans les solides. masse plus grande. reçu qui semble instantané : c’est une proord signal min s et lesd’une ondes S sont à lade Un 20ressort de raideur plus importante ou une masse pagation hertzienne. Elleonde peut être détectées réduite en utiliLes ultrasons oir 18 hc.31 Vrai : la15 célérité dépend du milieu date t = 18 h 31 min 20 s. importante peuvent limiter l’amplitude des sant des câbles coaxiaux pour ue S propagation. Comment détecter un connecter séisme l’émetteur plus Analyse de la question d oscillations enregistrées et donc limiter l’observaet l’interface d’acquisition au GBF. mi- c. La EX 5 PAGE 4pression 7 ondes régnant d.célérité Faux : lades a aussi S est v S dans ! le milieu , celle des Il s’agit de le dispositif tion des petitesdécrire secousses sismiques. de mesure, puis tQuelques valeurs tpropagation. -son ce une influence, ainsi de quela levitesse milieutdu Sde 0 en fonction expliquer le principe de la mesure d et de la pression : c. la température fé- ondesde v ! . P est P 5SousSismographe tP - tde une pression tie Pistes de réponses et mots-clés 0 1 atm : a. Le sismographe est fait de telle manière que tout ne câble Vitesse du son (m.s–1) d 325 331 338 343 d 349 1. Le dispositif de mesure t ! t puis v ! d. On en déduit soit mis en mouvement sauf la masse et le stylo qui de 0 (°C) S d Température 20 30 v S– 10 0P 10 masse support tP - t S " lui est relié. la système d'acquisition vS v SvP stylo Pour sensibilité du sismographe, est d’oùb.dVitesse du son fonction de l’altitude, de la pres-il ! augmenter (t S en - tla P) v v tambour et température dans : raide ou une estsion possible d’utiliser un ressortl’air moins P de Sla un rotatif masseAltitude plus grande. ro- e. L’application (m) 0 donne : 600 1 000 3 000 8 000 numérique Un ressort de ,raideur plus 94 importante ou une masse li5 ¥ 6,0101 Pression 3(hPa) 90 36 1 km. 70 . d ! ¥ 5 ! 4 10 plus importante peuvent limiter l’amplitude des eur Température 4,5 – 37 6,0(°C) - 3,515 11 8,5 E R oscillations enregistrées et donc limiter l’observaVitesse du son mouvement horizontal du sol Les des ondes se propagent dans toutes329 les direc340 338 336 308 petites secousses sismiques. on 2.a.tion jus de canne (m.s–1) tionsc. à partir de l’épicentre. Exercices C D 4 3 2 B A 1 Le dispositif est constitué d’un émetteur (E) et d’un b. Par définition, une onde se propage sans transrécepteur (R) ultrasonores que l’on plonge dans le port de matière. Il y a transport d’énergie. 26tPARTIE 1 OBSERVER câble 49 jus de canne. L’émission d’une salve d’ultrasons c. Une onde est longitudinale lorsque la direction 0 déclenche un chronomètre qui s’arrête lorsque le masse de lasupport déformation est la même que la direction de récepteur reçoit la salve émise, ce qui détermine la stylo es- la propagation. durée de parcours (τ). La distance séparant l’émetd. Il s’agit de valeurs moyennes car les célérités tambour teur du récepteur étant connue (d), la célérité des varient en fonction des milieux matériels rotatif et pour 0 d ultrasons (v) se déduit en calculant v = . parvenir de l’épicentre au sismographe, différents t milieux (couches géologiques) ont été traversés. 2. Principe de la mesure 7 Terminale S – Sciences Physiques-­‐ TS-­‐chapitre O1-­‐Ondes et particules 1 La mesure du taux de sucre dans le sucre de canne 19 et particules mouvement horizontal du sol Rayonnements 8 s’effectue en mesurant la vitesse des ultrasons dans TS-­‐chapitre O1-­‐Ondes et particules 2013/2014 Les particules dans l’univers EXERCICES 1,2,3 PAGE 47 EXERCICE 11 PAGE 48 6 Départ d’une course Exercice résolu dans le manuel de l’élève, p. 632. 11 Éruptions solaires a. Des protons, des ions, des électrons et des photons sont émis lors d’une éruption solaire. ts, 7 Onde le long d’une corde b. Les rayons X et les ultraviolets se propagent à la ois a. Cette onde est transversale car la perturbation vitesse de la lumière dans le vide, 3,00.108 m.s–1. 1 perpendiculaire ssi Vrai ou faux ? (1) est à la direction de propagation. Les protons solaires parcourent la distance Terreera.b.Faux : seule parcourue une partieest des5,0UV× est par Soleil en une heure environ donc ils se déplacent à La distance 0,20arrêtée = 1,0 m. epl’atmosphère. La perturbation se retrouve donc 1,0 m plus loin. 150.106 km.h–1 (soit 4,2.107 m.s–1). en b. Faux : ils émettent un rayonnement infrarouge. c. Les rayons X et les ultraviolets sont suffisamc. Faux : les ondes radio n’interagissent pas avec ment pénétrant pour perturber les communications oi 2,3 lesd’Ohm relativepar estdes !radioélectriques 9.10-3. donc leurs effets sont ressentis l’atmosphère et peuvent L’incertitude donc être étudiées 257 sur Terre. Les particules chargées (protons, ions et on instruments d’observation terrestres. pe Cette intensité s’écrit I = 257 ±électrons) 2,3 mA. ont plutôt un effet en haute atmosphère. 1 mètre 2 Particules la ou rayonnements ? b. Pour la longueur d’onde, d.l’incertitude Pour étudierabsolue les rayons X et les ultraviolets, ent 1 Particules : protons ; photons ; électrons. des détecteurs sur 3 . ou en basse atmosphère est 1 nm et l’incertitude relative ! 1,8.10-Terre 545sonde par exemple) sont suffisants. Pour Rayonnements : ultraviolet 8 Ondes dans un tuyau ; X ; γ ; infrarouge ; radio. (ballons La longueur d’onde s’écrit λ = 545 ± 1les nm.particules chargées, il est nécessaire étudier Exercice dans le manuel de l’élève, p. 632. 3 Vrairésolu ou faux ? (2) Pour l’absorbance, l’incertitude relative 0,3 %hors atmosphère positionnés d’utiliser desest capteurs 9 Le résolu de Exercice dansdauphins le manuel de l’élève, p. 632. sonar des des satellites. (valeur donnée) et l’incertitude est : surabsolue n–3 –3 a. La distance parcourue est 20 m, donc le temps 3.10 × 0,358 = 1.10 (sans unité). 4 VraiI (mA) ou faux ? (3) 12 Absorption par l’atmosphère LES INCERTITUDES iade parcours est : 80: il 90faut20un support matériel au son pour se Faux ue50 60a. 70 Exercice résolu dans le manuel de l’élève, p. 632. 12 –3 Plusieurs = 13.10 = 13 ms. mesures d’une boule propager et le la Terre et la Lune. 1,5vide .103 règnea.entre réLa valeur retenue aurait été cm avec une sont trop petites pour être 13 6,8 Séisme b.b.Faux : elle dans par les solides. Il faut quese la propage distance aussi parcourue ord incertitude qui le estdauphin plus due à a. la Le méthode (une règle premier train d’ondes reçu est enregistré à à la distance parcourue par les ultraoir c.soit Vraiinférieure : la célérité d’une graduée onde dépend du milieu de n’est pas appropriée 9pour entre U et I peut envih 16mesurer min 10 sun et diale second à 9 h 16 min 22 s. sons. Pourêtre éviter l’obstacle il faut que les ultrasons ue propagation. mètre de sphère) qu’à l’instrument lui-même, dont e de tracer uneréfléchis. droite pasb. Ce n’est pas un retard au sens défini dans le été mid.aiFaux : la pression régnant dans le milieu aussiIl faut la précision est 1 amm. donc prendre une d’onde sont enregistrés au nsemble Donc des zones définies cours car les deux trains la vitesseainsi du que dauphin soit être inférieure à ce une influence, le milieu de propagation. erreur de l’ordre du centimètre. arres d’erreur. même endroit et il s’agit de deux ondes différentes. la vitesse des ultrasons, ce qui est bien la cas (un féb. vitesse La première mesure est probablement 5 Sismographe dauphin se déplace à une maximale de 60 c. La céléritéaberrante. v1 du premier train d’onde émis à tie oi de Beer-Lambert –1 –1 Elle est éliminée pour le traitement statistique soit environ m.sde ). a.km.h Le sismographe est17fait telle manière que tout 9 h 15 min 25 s, reçudeà 9 h 16 min 10 s, soit ne l’ensemble mesures. soit mis en mouvement sauf la massedes et le stylo qui 45 s plus tard, est calculée sachant qu’il a parcouru de Entraînement 99,5 c. Il faut retenir la valeur moyenne desdonc 5 dernières A (sans unité) lui est relié. 99,5 km, v1 = ! 2,2 km.s-1. la 45 mesures soit 7,52 cm (le nombre de chiffres signib.10 PourCritique la sensibilité du sismographe, il est 0,20 ±augmenter 0,06 d’un schéma La célérité v2 du second train d’onde émis à ficatifs est déterminé est possible ressort que moins ou ci-après). une un a. Le schémad’utiliser ne nous un renseigne sur raide le rayonne9 0,44 ± 0,06 5 h 15 min 25 s, reçu à 9 h 16 min 22 s soit 57 s masse plus grande. roment visible émis par le d. Soleil. L’incertitude absolue est ! 2,2 mm. 99,5 plus tard est, de même, v = ! 1,7 km.s-1 . 5 2 Un ressort de raideur plus importante ou une masse liIl0,46 peut± 0,06 donc faire croire que seul un rayonnement 57 plus importante peuvent des2,2 14 eur electromagnétique visible limiter est émisl’amplitude par le Soleil, du son dans l’air L’incertitude relative est ! 0,Célérité 03 (3 %). 1,00 ± 0,06 oscillations enregistrées donc limiter ce qui est faux. Comme iletreprésente des l’observacouleurs75,2 Exercice résolu dans le manuel de l’élève, p. 632. séparées, il laisse croire que le résultat milieu situé entrepas le afficher de chiffres signition des petites secousses sismiques. on e. Le ne doit barre d’erreur indique que qui est aussi faux 15vu Propagation c.Soleil est la Terre est dispersif d’une vague ficatifsce au-delà du millimètre que l’incertitude ΔA = 0,06. puisqu’il s’agit du vide. 1. La caméra filme à 25 images par seconde, donc absolue est de 2 mm. ’absenceb. de barre àd’erreur Il donne penser que le rayonnement ultraviolet une 7,5 image Le diamètre de la boule est donc ± 2toutes mm. les 0,04 s. On repère la prise câble 49 uneesterreur mme inférieure intégralement réfléchi par l’atmosphère, or une EXERCICE 12 PAGE 26 d’image avec t = 0 s pour l’image 1 d’où le tableau : sur un tel UV pénètre l’atmosphère. 0de représenter partie du rayonnement masse support 13 Régression linéaire image 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 c. Il ne nous donne aucune information concernant Exercice résolu dans le manuel de l’élève, p. 632. r (mm) 12 23 36 47 61 72 85 96 107 121 estraduisant loi de proporles la particules émises par leS Soleil, si stylo cePn’est les TS-­‐chapitre Terminale – Sciences hysiques-­‐ O1-­‐Ondes et particules 2 tambour date t photons, ceux-ci pouvant14 être Identifier vus commedes une autre d’erreur ert A = kc. 0 40 80 120 160 200 240 280 320 360 sources rotatif (ms) interprétation du rayonnement électromagnétique. 00 Exercices que l’oreille n’entende plus le son. b. fois À la d’affilé date t "pour , l’onde a parcouru une demi-lonplus faible que sa célérité c dans le vide. la plus le son 2 3 Ainsi, il doit être multiplié par 2 = 8. L’oreilleDonc n’entend gueur d’onded’onde par rapport la date t. : elle diminue longueur λ = vTà est modifiée plus le son pour une distance r = 0,25 × 8 = 2,0 m. TS-­‐chapitre O1-­‐Ondes et particules 17 La ho Donc, l’image de de l’eau à également (carlaT surface est identique et vest estopposée plus faible). 1.a. On ob 2013/2014 celle figurev de : les rides blanches 17 c. de LaLala célérité dansl’énoncé l’eau vaut : houle sont transformées rides noires et inversement. c 3,0.108en figure 8 m.s–1. 1.a. suivante. v ! On!obtient la= 2,3.10 À la date n t " T1,3l’image est la même que celle de surface de l’océan en présence de houle l’énoncé, l’onde ayant parcouru une longueur La longueur d’onde λ vaut : longueur 8 –14 = 8,1.10–6 m = 8,1 µm. d’onde les deux images. λ = entre vT = 2,3.10 × 3,5.10 haute c. La célérité v de l’onde vaut : 16 Atténuation de= 0,22 l’intensité –2 × 20 v ! lf = 1,1.10 m.s–1sonore . hauteur a. La puissance P émise par la sourcede selarépartit d. v < v′ donc la célérité de l’onde dépend fréuniformément sur une demi-sphère de rayon r. Sur b. Le term quence imposéesurface par lade source. L’eau est un milieu l’océan en absence de houle chaque point de cette demi-sphère, l’intensité distance m dispersif pour cette onde. P I estlongueur la mêmereprésente et vaut I !la longueur . b.sonore Le terme d’onde, qui vibren 2pr 2 13 Ondes dans l’eau distance minimale deux du milieu c. La péri Ê1 Icorrespond ˆ séparant Êà la Pdatepoints a. LaOr,goutte n° tˆ .= 0. L ! log ! log 10 10 périodique qui vibrent enÁ Iphase. ˜ Á 2pr 2 ¥ I ˜ Ë 0 ¯ correspond Ë La soixantième goutte à t = 30 s. 0¯ La période TΔtpermet de caractériser une onde perturbati Lac.durée Pour r écoulée = 0,25 m : entre ces deux dates correspériodique. la durée minimale séparant deux 2.a. La ca pond donc à Ê59C’est périodes. ˆ P h perturbations en L ! 10 logÁ identiques D t. un 30point du milieu. 89 b. Ca ! ! 2T¥!I ˜ ! = 0,51 s. Donc, Δt = 59T. Ainsi, p ( , ) 2 0 25 Ë ¯ h 0 L Pour r = 0,25 m : I2 ! 10-12 ¥ 10 10 = 7,9.10–4 W.m–2. ! .59 2.a. La cambrure vaut Ca59 déduisent 1 1L Ê ˆ +I Et pourh r = 0,5 P est I = I = 2,0 Hz. f ! ! La fréquence f 1vautm : 1 2 Lb.!L’intensité . 10 log–4Á totale 2–4 b. Ca ! !Ê soitP L T= 7h. Les valeurs de L s’en de Beaufo –3 W.m–2. ˆ0,51 I0 ˜¯ (0,25) ¥ = 1,2.10 = 4,0.10 Ë 2+p7,9.10 LlogÁ 7 ! 10sur L¢ cm c. La long b. déduisent 30 le à 612 longueurs ¥ I0 ˜¯6, 8, 10 et p(0les ,50degrés )2correspondent Ë 2schéma Le niveau sonore associé est : pour de l’échelle Et pour r = 0,5 m : 30 d. La péri d’onde donc lÊ ! = 5,0 cm. ˆ I 1,2.10-3 de Beaufort. P Ê ˆ L ! 10log ! 10log = 91 dB. 6 P ou v ! Lf . logÁ d’onde vérifie ! 10 L¢ ! 10 logIÁ0 10-12˜ c. La longueur 2 ¥ I ˜L = vT. 2 2 0 25 p ( , ) ¥ c. La célérité v vaut : 2 Ë ¯ 0 Ë 2p(0,50) ¥ I0 ¯ 1 v e. En utili -2 c. Durant huit heures de travail, si toutes les lLa période 5,0.10 ! ! d. s’écrit T d’où la relation L –2ˆm.s–1. Ê = 9,8.10 v! ! P Ê en marche, ˆ machines sont le niveau sonore (91 dB) f f célérité p P !!10Lflog 0 , 51 T ou v . Á ˜ - 10"log4# 2 10 log ! p I 2 ( 0 , 25 ) ¥ Á 2p(à2 la Ë déduisent est supérieur 0¯ L I0 ˜¯ (90 dB). Jérémy ,25)2 ¥admise ¥ 0limite Ë 14e. En Lame vibrantela relation v ! , les valeurs de la utilisant tableau su risque un problème auditif. Donc L′ = L – 10 log4 = L – 6,0 T= 56 – 6,0 = 50 dB. Exercice résolu dans le manuel de l’élève, p. 633. Ê ˆ P célérité degrésr 7estet doublée, 10 de l’échelle s’en Échelle d b. Quandpour la les distance l’intensité - 10"log4# ! 10 logÁ 2¥I ˜ p 2 ( 0 , 25 ) Ë ¯ déduisent. Les résultats sont regroupés dans le 0 sonore est divisée par 4. Hauteu Entraînement tableau suivant. Pour un rayon r, le niveau sonore vaut : Longue Donc L′ = L – 10 log4 E = L – 6,0 = 56 – SUITE CORRECTION 16 : 6,0 = 50 dB. Approfondissement 11 Onde sinusoïdale leXERCICE long d’une corde I Périod de BeaufortL ! 10 6 log 7 8 10 12 b. Quand 3T la = 5,1 distance r est doublée, a. Comme s, la période T vaut : l’intensité 15 Échelle Lumière I 0 Célérité Iˆ sonore Hauteur h (m) 3,00 4,00 5,50 9,00 Ê 14,0 5,1 est divisée par 4. 1 a. La période T vaut : T! = 1,7 s. La fréquence vaut f ! = 0,59 Hz. Á 4˜ Pour 3un rayon r, le niveau sonore vaut : Longueur L (m) 21,0 28,0donc 38,5 63,0 1,7 Pour un rayon logÁ 98,0 L¢ ! 10 -6 il vaut l doublé 10,6.102r, 3.a. Une d –14 s. I0 ˜ = 3,5.10 T ! T!(S) b. La longueur d’onde λ vaut : I Á ˜ Période 2,60 3,00 3,50 4,50 5,60 8 L. Cela s’é L ! 10 log Ë ¯ ,0.10 c Ê3 ÊIˆ λ = vT = 1,2 × 1,7 = 2,0 m. I0 –1I) ˆ 8,08 9,33 Célérité v (m.s 11,0 14,0 17,5 soit L¢ ! 10 logÁ teur de la ÊIˆ ˜ ! 10 logÁ I ˜ - 10log4 Ë 4 I0 ¯ Ë 0¯ c. Un point situé à 4,0 m du point O est situéÁ à ˜ La fréquence f vaut : b. Le calc 1– 6,0est 1 Pour rayon doublé donc vibre logÁen4 ˜ L¢ ! 10 13 proportionnel deux un longueurs d’onde2r, deilO.vaut Ce point donc 3.a. Une : v2 est à k = 3,1 m = 2,9.10 f = L !droite ! dB.obtenue Hz. I0 -14 Á ˜ .10est T sonore avec le point O. la fréquence f ne sont pas L.LeCela s’écrit v32,5= kL où k estatténué le coefficient direcniveau de 6,0vaut dB à Ë ¯ b. phase La période T et c. Le seuil d’audibilité à ladonc fréquence choisie Ê donc ˆ Ê ˆ c. Comme I I chaque fois le rayon r est doublé. 10 logÁ imposées 10log4 et ne soit L¢ !(grandeur ! 10 logpar de la droite. modifiées la- source 38 teur dB. Or, 56 – que 38 = 18 dB = 6,0 × 3 dB. ˜ Á ˜ Chapitre 2 Ondes périodiques. Acoustiquet37 Ë 4 I0 ¯ Ë I0 ¯ Le doit calcul duêtre coefficient directeur donne ou encore dépendant pas du milieu de propagation). L’indice Le b. rayon donc successivement doublék trois = Ll’eau – 6,0est dB.supérieur à 1 donc la célé–2. que l’oreille n’entende plus le son. = 3,1 m.s optique de foisk d’affilé pour v 23 v2 f sonore est donc atténué 6,0 est dB à Ainsi, 1LfOBSERVER ritéLev niveau de l’onde électromagnétique dansdel’eau iltPARTIE doit être L’oreille n’entend c.38Comme v !multiplié et L par ! 2 , = 8. on en déduit v! chaque rayon cr est plus faiblefois queque sa le célérité dansdoublé. le vide. Donc la plus le son pour une k distancekr = 0,25 × 8 = 2,0 m. k ! . ou encore v longueur d’onde λ = vT est modifiée : elle diminue f 17 La houle également (car T est identique et v est plus faible). 1.a. On obtient la figure suivante. c. 38 LatPARTIE célérité v 1dans l’eau vaut : OBSERVER c 3,0.108 surface de l’océan en présence de houle v! ! = 2,3.108 m.s–1. longueur n 1,3 La longueur d’onde λ vaut : λ = vT = 2,3.108 × 3,5.10–14 = 8,1.10–6 m = 8,1 µm. 38 0 76 1 0 14 1 0 52 1 0 90 2 0 28 0 optique l’eaunaturel). est supérieur à 1 donc la célé(avec n undeentier rité v de l’onde électromagnétique dans l’eau est amplitude plus faible que sa célérité c dans le vide. Donc la longueur d’onde λ = vT est modifiée : elle diminue (Hz)plus faible). également (car T est identique et vƒest Protection uditive c. La célérité vadans l’eau vaut : 8 v ! c ! 3,0.10 = 2,3.108 m.s–1. EXERCICE n 19,, 310 PAGE 70 EXERCICE 1d’onde 6 TPet AGE 7fréquence 1 La longueur λ vaut : c. La période la fondamentale f ne 8 × 3,5.10–14 = 8,1.10–6 m = 8,1 µm. λ = vT = 2,3.10 seraient pas modifiées (même hauteur) mais la forme du signal temporel le serait (timbre différent). 16 Atténuation de l’intensité sonore saxophones plutôt a.9 La Deux puissance P émise parqu’un la source se répartit Exercice résolu dans le manuel de l’élève, p. 633.r. Sur uniformément sur une demi-sphère de rayon chaque point de cette demi-sphère, l’intensité 10 Milieux industriels P sonore la même et vaut sonore . I! a. Pour IL1est = 86 dB, l’intensité vaut : 2pr 2 86 Ê I10ˆ = 4,0.10–4 Ê W.mP–2. ˆ I1 ! 10-12 ¥ 10 L ! 10 logÁ ˜ ! 10 logÁ . Or, 2 ¥ I ˜vaut : Et pour L2 = 89 Ë I0dB, ¯ l’intensité Ë 2prsonore 0¯ hauteur Terminale S – Sciences Physiques-­‐ TS-­‐chapitre O1-­‐Ondes et particules 16 Atténuation de l’intensité sonore surface de l’océan en absence de houle a. La puissance P émise par la source se répartit 3
