QCM de révision

Choisissez une des réponses en indiquant clairement votre choix (a, b . . . ). Les réponses peuvent
être multiples.
Exercice 1
Un pendule simple est constitué d’un fil de 1 mètre auquel est attaché une masse de 5 kg. Ce pendule est animé d’un
mouvement d’oscillation de faible amplitude.
(a) la fréquence des oscillations est 0, 5 Hz.
(b) la fréquence des oscillations est 5 Hz.
(c) la fréquence serait identique si on effectuait la même expérience sur la lune.
(d) la fréquence serait différente si on effectuait la même expérience sur la lune.
Exercice 2
A un instant donné du mouvement d’un système masse-ressort, on a : x = 4, 8 cm, v = 65.7 cm.s−1 et |γ| = 9 m.s−2 .
Sachant que la constante de rappel du ressort est k = 36 N.m−1
(a) fréquence angulaire ω = 1, 37 rad.s−1 .
(b) fréquence angulaire ω = 13, 7 rad.s−1 .
(c) masse m = 0, 19 kg.
(d) masse m = 1, 9 kg.
(e) énergie mécanique totale E = 82 J.
(f ) énergie mécanique totale E = 82 mJ.
Exercice 3
Un mobile se déplaçcant sur l’axe des x selon un mouvement harmonique simple part de sa position d’équilibre, choisi comme
origine des abscisses, à l’instant t = 0 et se dirige vers la droite. L’amplitude de ce mouvement est de 2 cm et sa fréquence est
1, 50 Hz.
1. Le déplacement du mobile est donné par :
(a) (2, 00 cm) sin(3πt)
(b) (2, 00 cm) cos(3πt)
(c) (2, 00 cm) cos(3πt + π/2)
(d) (2, 00 cm) cos(3πt − π/2)
2. La distance parcourue par le mobile en 1 seconde est :
(e) 3 cm
(f ) 6 cm
(g) 12 cm
Exercice 4
Lors d’un repas votre maman vous affirme que, croyez la ou non, la fonction suivante représente un oscillateur harmonique
simple consistant en une masse de 100 g attachée au bout d’un ressort de constante k :
x(t) = 2 sin(5t) + 3 cos(5t)
vous décidez de vérifier si c’est vrai en écrivant x(t) sous la forme
x(t) = A. sin(ωt + φ)
vous trouvez :
(a) ω = 3 rad/s
(b) ω = 5 rad/s
(c) A = 3, 6 m
(d) A = 5 m
(e) φ = 0, 983 rad
(f ) φ = 1, 350 rad
(g) k = 2, 5.103 N.m−1
(h) k = 2, 5 N.m−1
1
(en m)
Exercice 5
Une onde transversale se déplaçcant sur une corde est représentée par la fonction (en mètres) :
y(x, t) = 0, 42 sin(7, 6x + 94t)
(a) l’onde se propage selon les x positifs.
(b) l’onde se propage selon les x négatifs.
(c) sa fréquence est 0, 26 Hz.
(d) sa fréquence est 15 Hz.
(e) sa longueur d’onde est 47, 75 m.
(f ) sa longueur d’onde est 0, 83 m.
(g) sa vitesse de propagation est 12, 45 m.s−1 .
(h) sa vitesse de propagation est 120, 45 m.s−1 .
Exercice 6
Est-ce que les fonctions suivantes représentent un onde progressive ? Si oui quelle est la grandeur et la direction de la vitesse ?
(a) sin(x2 + 6xt + 9t2 )
(b) 3 exp(x3 + 3x2 t + 2xt2 + t3 )
(c)
32
(2x−10t)2 −4x+20t
Exercice 7
Une onde transversale d’amplitude 8, 5 mm et de fréquence 120 Hz se déplace le long d’une corde possédant une masse par
unité de longueur µ = 525 g.m−1 et une tension T = 45 N.
(a) la puissance moyenne qui se propage sur la corde est 1 W.
(b) la puissance moyenne qui se propage sur la corde est 100 W.
(c) la puissance moyenne qui se propage sur la corde est 10 W.
Exercice 8
Deux ondes sinusoı̈dales identiques d’amplitude A0 de pulsation ω et de longueur d’onde λ se propagent dans le même milieu
dans des directions opposées de l’axe des x :
y1,2 = A0 sin(kx ± ωt).
1. L’onde résultante de la superposition de ces deux vibrations s’écrit :
(a) y = 2A0 [sin(kx + ωt) + sin(kx − ωt)]
(b) y = 2A0 [sin(kx) + sin(ωt)]
(c) y = 2A0 sin(kx) cos(ωt)
2. L’onde résultante
(d) se propage suivant les x positifs.
(e) se propage suivant les x négatifs.
(f ) est stationnaire.
3. On donne A0 = π cm, k = π/2 rad/cm, ω = 10π rad/s.
(g) la distance entre les deux premiers ventres de vibration est 1 cm.
(h) la distance entre les deux premiers ventres de vibration est 2 cm.
(i) au point x = 0, 25 cm l’amplitude de l’onde est 4, 3.10−2 cm.
(j) au point x = 0, 25 cm l’amplitude de l’onde est 2, 4 cm.
Exercice 9
1. Un son pur de fréquence 1000 Hz se propage dans une direction x de l’espace. Le milieu traversé est de l’air sec à 27 ˚C.
La source positionnée en x = 0 a pour équation g(t) = A cos(ωt) avec A = 1 µm. Parmi les points suivants quels sont
ceux qui auront la même amplitude que la source à un instant t quelconque. (on donne vitesse du son dans l’air à 20 ˚C
c = 342 m.s−1 )
(a) 6, 93 cm
(b) 8, 65 cm
(c) 11, 5 cm
2
(d) 34, 6 cm
(e) 69, 3 cm
2. On considère le point d’abscisse 8, 65 cm à l’instant où l’amplitude de la source est maximum.
(f ) l’amplitude du mouvement en ce point est de 0, 5 µm.
(g) l’amplitude du mouvement en ce point est nulle.
(h) l’onde sonore arrivera en ce point avec un retard de 0, 25 ms.
(i) l’onde sonore arrivera en ce point avec un retard de 0, 5 ms.
(j) l’amplitude de pression est maximum en ce point.
(k) l’amplitude de pression est minimum en ce point.
Exercice 10
Dans un milieu de masse volumique 1, 3 kg.m−3 , la célérité du son est de 343 m/s et la vitesse de vibration instantanée des
particules a pour amplitude 2, 24 cm/s en un point.
(a) la surpression en ce point est de 104 Pa.
(b) la surpression en ce point est de 10 Pa.
(c) l’impédance acoustique du milieu est 350 kg.m−2 .s−1 .
(d) l’impédance acoustique du milieu est 446 kg.m−2 .s−1 .
(e) l’impédance acoustique s’exprime en Pa.m−1 .s.
(f ) l’impédance acoustique s’exprime en Pa.m−1 .s−1 .
Exercice 11
Une corde de guitare électrique a une longueur de 78 cm. Elle est en acier de masse volumique ρ = 7900 kg.m−3 et son
diamètre est de 0, 23 mm. Elle est tendue avec une tension de 174 N
(a) sa masse par unité de longueur est de 5.10−3 kg.m−1 .
(b) sa masse par unité de longueur est de 3, 28.10−4 kg.m−1 .
(c) la vitesse de propagation des ondes sur la corde est 2, 7.103 m.s−1 .
(d) la vitesse de propagation des ondes sur la corde est 728 m.s−1 .
(e) la fréquence du son fondamental émis est 467 Hz
(f ) la fréquence du son fondamental émis est 832 Hz.
Exercice 12
Le Do médian du piano correspond à la fréquence 262 Hz et le La situé juste au dessus correspond à la fréquence 440 Hz.
Si les cordes produisant ces notes possèdent la même masse par unité de longueur µ et la même longueur L, le rapport des
tensions TLa /TDo vaut :
(a) 1, 68
(b) 2, 82
En réalité les cordes possèdent la même masse par unité de longueur mais la longueur de la corde produisant le La ne
représente que 64% de celle du Do. Le rapport des tensions TLa /TDo vaut :
(c) 1, 16
(d) 1, 80
Exercice 13
La corde d’une guitare produisant le M i aigu mesure L = 64 cm de long et possède la fréquence fondamentale 330 Hz. En
appuyant dans la première case du manche on raccourcit la corde qui produit alors la note F a de fréquence 350 Hz. De combien
la corde a-t-elle été raccourcie ?
(a) 4, 5 cm
(b) 3, 7 cm
Exercice 14
Un tuyau sonore fermé à une extrémité produit un son de fréquence fondamentale 100 Hz. La célérité des ondes sonores est
c = 345 m.s−1 .
(a) la longueur du tuyau est 1, 725 m.
(b) la longueur du tuyau est 0, 863 m.
3
(c) la fréquence du prochain harmonique est 300 Hz.
(d) la fréquence du prochain harmonique est 200 Hz.
Exercice 15
Une onde sonore sinusoı̈dale de fréquence 1000 Hz se propageant dans l’air (ρ.c = 430 kg.m−2 .s−1 ) possède un niveau sonore
de 0 dB
(a) l’amplitude de pression est 29 µPa.
(b) l’amplitude de pression est 29 Pa.
(c) l’amplitude de déplacement est 5.10−10 m.
(d) l’amplitude de déplacement est 1, 1.10−11 m.
Exercice 16
1. A 2 m d’un haut-parleur puissant, le niveau sonore est de 110 dB. En supposant que le haut-parleur émet de manière
isotrope.
(a) La puissance émise par le haut-parleur est 50 W.
(b) La puissance émise par le haut-parleur est 5 W.
2. En supposant que la surface d’un tympan est de 1 cm2 ,
(c) l’énergie frappant le tympan est 1 mW.
(d) l’énergie frappant le tympan est 10 µW.
3. Si l’on se place à une distance du haut-parleur double de la précédente
(e) le niveau sonore devient 55 dB.
(f ) le niveau sonore devient 104 dB.
Exercice 17
La fréquence du La3 est de 440 Hz.
1. La fréquence de la note située à 5 demi-tons au dessus est
(a) 2200 Hz
(b) 587, 3 Hz
(c) 2330, 8 Hz
2. La fréquence du Do2 est
(d) 110 Hz
(e) 131 Hz
(f ) 169 Hz
Exercice 18
Les fréquences des notes d’un piano sont comprises entre : 27 Hz < f < 3480 Hz. Sachant que la fréquence du La3 est de
440 Hz
(a) le La le plus bas joué au piano appartient à l’octave (2).
(b) le La le plus bas joué au piano appartient à l’octave (−1).
(c) le La le plus haut joué au piano appartient à l’octave (5).
(d) le La le plus haut joué au piano appartient à l’octave (6).
Exercice 19
Cinq violonistes jouant simultanément sur des instruments identiques produisent un niveau d’intensité sonore de 57 dB
1. le niveau d’intensité moyen produit par un seul violoniste est
(a) 11, 4 dB
(b) 50 dB
2. la pression acoustique efficace due à un seul violoniste est
(c) 6, 32.10−3 Pa
(d) 8.10−5 Pa
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Exercice 20
Un sonomètre donne pour les tiers d’octave centrés en 397 et 500 Hz les niveaux sonore 75 dB et 80 dB respectivement.
Sachant que le niveau sonore pour l’octave centré en 500 Hz est 83 dB, quel est le niveau sonore pour le tiers d’octave centré à
630 Hz.
(a) 78.3 dB
(b) 75 dB
(c) 79 dB
Exercice 21
Dans une salle, le bruit de fond est de 62 dB. Ce bruit a deux origines indépendantes : une ventilation et le bruit en
provenance de la rue. Si on stoppe la ventilation, le niveau du bruit de circulation seul est de 57 dB.
En déduire le bruit de la ventilation qui vaut :
(a) 5 dB
(b) 65 dB
(c) 60 dB
Exercice 22
Un train possède un klaxon émettant un son de fréquence 400 Hz. Vous vous tenez immobile sur le quai et vous percevez
un son de fréquence 440 Hz. On prendra la vitesse du son dans l’air égale à 340 m.s−1 .
(a) le train se dirige vers vous.
(b) le train s’éloigne de vous.
(c) sa vitesse de déplacement est 60 km.h−1 .
(d) sa vitesse de déplacement est 111 km.h−1 .
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