Classe de Seconde Physique Thème abordé : Ondes, échos

Classe de Seconde
Physique
Thème abordé : Ondes, échos,
réflexion et
réfraction
Pré-requis
•Signaux périodiques
•Trigonométrie
•Fonction inverse
Rappel Leçon : Ondes mécaniques et lumineuses
Exercice 1 :
Un son transmis par un tube d’acier de 250 mètres le parcourt en 50 ms. Quelle est la vitesse
de propagation du son dans l’acier ?
Exercice 2 :
On considère deux ondes lumineuses :l'une rouge (νr = 4,74.1014 Hz) émise par le laser He-
Ne et bleue (νb = 6,70.1014 Hz).Exprimer les fréquences, les périodes temporelles, les célérités et les
longueurs d'onde de ces deux radiations dans le vide
On rappelle que dans le vide c = 3.108 m/s
Rappel Leçon : Réflexion et réfraction d'un rayon lumineux : Les lois de Snell-Descartes
Exercice 3 :
La section d'un prisme en verre est un triangle équilatéral. Un rayon incident (SI) parallèle à
(BC) frappe la face AB en I.
1) Calculez les angles i1 et i2 puis déduisez la valeur de i3.
2) Après avoir déterminé la valeur de l'angle limite de réfraction dire s'il y a réflexion totale ou si le
rayon est transmis à l'extérieur.
3) Calculez l'angle i4.
Données :. nair =1 ; nverre =1,5.
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Exercice 4 :
Pour la signalisation lumineuse du tableau de bord d'une machine à commande numérique,
on utilise des fibres optiques (fibre représentée ci-dessous).
1) Calculez l'angle de réfraction en A.
2) Tracez le trajet du rayon lumineux dans la fibre.
3) Calculez l'angle d'incidence du rayon lumineux à la surface de séparation coeur-gaine.
4) Calculez l'angle limite à la surface de séparation coeur-gaine.
Rappel leçon : Principe de l'écho
Exercice 5
Une muraille fait écho. Une personne lançant un appel l’entend revenir 4 secondes après. A
quelle distance de la muraille est-elle ? La vitesse du son est 340 m/s.
Exercice 6
Un sondeur, dans un bateau, sert à mesurer la profondeur d’eau sous
le bateau. Il fonctionne en émettant des signaux qui sont renvoyés par le sol
sous-marin et reviennent vers le bateau sous forme d’un écho. Comme on
connaît la vitesse du signal émis par le sondeur, cela permet d’évaluer la
distance. Le temps mesuré correspond au trajet aller-retour du signal. Le
signal émis par le sondeur se déplace à la vitesse de 1 430 m/s.
1) Quelle est la nature de l'onde utilisée ?
2) Le sondeur détecte un écho de 3.6 secondes. Quelle est la profondeur sous
le bateau ?
3) Quelle est la durée de l’écho pour une profondeur de 100 mètres ?
Exercice de synthèse QCM
1) A propos d'une perturbation le long d'un ressort
a) Il s'agit d'une onde mécanique transversale
b) Il s'agit d'une onde mécanique longitudinale
c) La direction de propagation de la perturbation est celle de l'axe du ressort
d) La perturbation voyage à 3.108 m/s
2) A propos des propriétés générales des ondes mécaniques
a) une onde mécanique se propage dans toutes les directions qui lui sont offertes
b) La célérité d'une ondes mécaniques ne dépend pas de son milieu de propagation
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c) Au cours de la propagation d'une onde mécanique, il y a transport global de matière
d) La vitesse de propagation du son dans l'eau est de l'ordre de 1500 m/s
3) A propos de la lumière
a) la lumière a besoin d'un milieu matériel pour se propager
b) La lumière voyage à la même vitesse dans tout les milieux.
c) Dans le vide, toutes les radiations ont même longueur d'onde
d) La lumière se propage à 3.108 m/s
4) A propos de la couleur des radiations lumineuses
a) Dans le vide, la couleur d'une radiation lumineuse dépend de sa longueur d'onde
b) La longueur d'onde d'une radiation rouge est plus petite que al longueur d'onde d'une
radiation bleue.
c) L’œil humain toutes les radiations lumineuses qui ont une longueur d'onde comprise
entre 400 nm et 900nm.
d) Une lumière polychromatique est une lumière blanche.
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