1 exercice 1 : 1. Dans un milieu dispersif la célérité d`une onde

exercice 1 :
1. Dans un milieu dispersif la célérité d'une onde progressive périodique mécanique dépend :
a)
b)
c)
d)
uniquement du milieu
de la fréquence de l'onde.
de la période de l'onde.
de l'amplitude de l'onde
2. On provoque simultanément à l'instant t = 0 deux perturbations transversales de même forme
et de même sens aux deux extrémités d'une corde tendue de longueur 10 m. La célérité des
ondes le long de cette corde est de 20 m/s. A l'instant t = 0, l'amplitude de la perturbation est
nulle aux extrémités de la corde.
a)
b)
c)
d)
la corde est représentée à la date t = 0,10 s
les fronts des deux ondes se rencontrent à l'instant t = 0,2 s.
la durée de chaque perturbation est de 0,1 s.
à l'instant t = 0,3 s on observe une perturbation transversale unique.
3. Une onde sonore de fréquence 400 Hz se propage dans une tige métallique avec une célérité
de 3000 m/s.
a) l'onde se propage transversalement
b) deux points distants de 15 m sont en phase.
c) deux points distants de 26,25 m sont en opposition de phase.
d) deux points distants de 35 m sont en opposition de phase.
exercice 2 :
Une onde progressive sinusoïdale de fréquence f = 50 Hz, crée par une source ponctuelle S à partir de
t = 0 se propage à la surface de l'eau.
La figure ci-dessous représente, à une date t, une coupe de cette surface par un plan vertical passant
par S. A cette date l'élongation du point S est nulle. La distance AB est égale à 3,0 cm.
Quelle est la valeur de t ?
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exercice 3 : Répondre vrai ou faux aux 10 questions suivantes
1. Propagation d'une onde mécanique progressive :
a)
b)
c)
d)
la propagation s'accompagne d'un transfert de matière
la propagation s'accompagne d'un transfert d'énergie
la vitesse de propagation dépend de la rigidité du milieu
on appelle retard la durée qui sépare l'émission de deux ondes successives.
2. Propagation d'une onde mécanique périodique sinusoïdale :
a)
b)
c)
d)
Deux points distants d'un nombre entier de longueur d'onde vibrent en phase
Deux points quelconques du milieu de propagation ont des trajectoires de même nature.
La trajectoire d'un point situé à une longueur d'onde de la source est une sinusoïde.
La longueur d'onde est la durée au bout de laquelle un point donné revient à sa position de
départ.
3. Propagation du son dans l'air :
a)
b)
c)
d)
Il s'agit de la transmission de proche en proche de la vibration de couches d'air.
Cette perturbation s'effectue parallèlement à la direction de propagation.
La longueur d'onde d'un son périodique dépend de la fréquence.
Dans l’air, un observateur entend les sons aigus plus rapidement que les sons graves issus
simultanément de la même source.
4. La vitesse de propagation du son est de 333 m/s. Un avion volant à mach 1 vole " à la même
vitesse que le son " ce qui correspond à 1000 km/h à l'altitude de l'avion. En utilisant ces
données :
a)
b)
c)
d)
La vitesse du son est indépendante de l'altitude.
Une augmentation de température se traduit par une diminution de la vitesse du son.
Il est impossible de voir arriver un avion qui franchit le mur du son.
Le "bang" d'un avion volant à mach 1, à une altitude de 1 km est perçu environ 6 secondes
après son passage à la verticale de l'observateur.
5. On utilise les ultrasons émis à la fréquence de 40 kHz ; leur célérité dans les conditions de
cette observation est 340 m/s :
a)
b)
c)
d)
La distance parcourue pendant une période est 8,5 mm.
La célérité est modifiée si on change la nature du gaz dans lequel ils se propagent.
La fréquence est modifiée si on change la nature du gaz dans lequel ils se propagent.
Si la fréquence des ultrasons est divisée par deux, alors leur vitesse de propagation dans
un milieu donné est également divisée par deux.
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6. Un générateur de salves ultrasonores et deux récepteurs sont sur un même axe. Les récepteurs
sont séparés d'une distance d. ces deux appareils sont reliés à un oscilloscope dont les réglages
sont 0,1 ms/div et 50 mV/div. On obtient la figure 1. La célérité des ondes ultrasonores est 340
m/s.
a) Le retard de l'onde reçue par l'un des récepteurs par rapport à l'autre est environ 0,1 ms.
b) Les deux récepteurs sont distants de d ≈ 20 cm.
c) On déplace l'un des récepteurs, on obtient la figure 2. La nouvelle distance d' est
supérieure à d.
exercice 4 :
Une perturbation transversale, d'amplitude y, est crée en un point S d'une corde dont la direction est
initialement confondue avec l'axe [Sx). L'allure simplifiée de la perturbation au point S donnée en
fonction du temps est donnée figure 1.
A la date t = 0 le front de la perturbation quitte l'extrémité S de la corde. A la date t on prend une
photographie instantanée de la corde.
a)
b)
c)
d)
L'énergie cinétique est une des formes d'énergie transportées par l'onde.
La célérité de l'onde vaut 2 m/s.
L'allure de la corde, figure 2, est photographiée à t = 3 s.
Si on augmente la tension de la corde, la célérité de l'onde sera augmentée.
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