QCM de révision

Choisissez une des r´eponses en indiquant clairement votre choix (a, b . . . ). Les r´eponses peuvent
ˆetre multiples.
Exercice 1
Un pendule simple est constitu´e d’un fil de 1 m`etre auquel est attach´e une masse de 5 kg. Ce pendule est anim´e d’un
mouvement d’oscillation de faible amplitude.
(a) la fr´equence des oscillations est 0,5 Hz.
(b) la fr´equence des oscillations est 5 Hz.
(c) la fr´equence serait identique si on effectuait la mˆeme exp´erience sur la lune.
(d) la fr´equence serait diff´erente si on effectuait la mˆeme exp´erience sur la lune.
Exercice 2
A un instant donn´e du mouvement d’un syst`eme masse-ressort, on a : x= 4,8 cm, v= 65.7 cm.s−1et |γ|= 9 m.s−2.
Sachant que la constante de rappel du ressort est k= 36 N.m−1
(a) fr´equence angulaire ω= 1,37 rad.s−1.
(b) fr´equence angulaire ω= 13,7 rad.s−1.
(c) masse m= 0,19 kg.
(d) masse m= 1,9 kg.
(e) ´energie m´ecanique totale E= 82 J.
(f) ´energie m´ecanique totale E= 82 mJ.
Exercice 3
Un mobile se d´epla¸ccant sur l’axe des x selon un mouvement harmonique simple part de sa position d’´equilibre, choisi comme
origine des abscisses, `a l’instant t= 0 et se dirige vers la droite. L’amplitude de ce mouvement est de 2 cm et sa fr´equence est
1,50 Hz.
1. Le d´eplacement du mobile est donn´e 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 repr´esente un oscillateur harmonique
simple consistant en une masse de 100 g attach´ee au bout d’un ressort de constante k:
x(t) = 2 sin(5t) + 3 cos(5t) (en m)
vous d´ecidez de v´erifier si c’est vrai en ´ecrivant 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= 2,5.103N.m−1
(h) k= 2,5 N.m−1
1

Exercice 5
Une onde transversale se d´epla¸ccant sur une corde est repr´esent´ee par la fonction (en m`etres) :
y(x, t) = 0,42 sin(7,6x+ 94t)
(a) l’onde se propage selon les xpositifs.
(b) l’onde se propage selon les xn´egatifs.
(c) sa fr´equence est 0,26 Hz.
(d) sa fr´equence 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 repr´esentent un onde progressive ? Si oui quelle est la grandeur et la direction de la vitesse ?
(a) sin(x2+ 6xt + 9t2)
(b) 3 exp(x3+ 3x2t+ 2xt2+t3)
(c) 32
(2x−10t)2 −4x+20t
Exercice 7
Une onde transversale d’amplitude 8,5 mm et de fr´equence 120 Hz se d´eplace le long d’une corde poss´edant une masse par
unit´e de longueur µ= 525 g.m−1et 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 sinuso¨ıdales identiques d’amplitude A0de pulsation ωet de longueur d’onde λse propagent dans le mˆeme milieu
dans des directions oppos´ees de l’axe des x:
y1,2=A0sin(kx ±ωt).
1. L’onde r´esultante de la superposition de ces deux vibrations s’´ecrit :
(a) y= 2A0[sin(kx +ωt) + sin(kx −ωt)]
(b) y= 2A0[sin(kx) + sin(ωt)]
(c) y= 2A0sin(kx) cos(ωt)
2. L’onde r´esultante
(d) se propage suivant les xpositifs.
(e) se propage suivant les xn´egatifs.
(f) est stationnaire.
3. On donne A0=πcm, k=π/2 rad/cm, ω= 10πrad/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 4,3.10−2cm.
(j) au point x= 0,25 cm l’amplitude de l’onde est 2,4 cm.
Exercice 9
1. Un son pur de fr´equence 1000 Hz se propage dans une direction xde l’espace. Le milieu travers´e est de l’air sec `a 27 ˚C.
La source positionn´ee en x= 0 a pour ´equation g(t) = Acos(ωt) avec A= 1 µm. Parmi les points suivants quels sont
ceux qui auront la mˆeme amplitude que la source `a un instant tquelconque. (on donne vitesse du son dans l’air `a 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 consid`ere le point d’abscisse 8,65 cm `a l’instant o`u l’amplitude de la source est maximum.
(f) l’amplitude du mouvement en ce point est de 0,5µm.
(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 c´el´erit´e du son est de 343 m/s et la vitesse de vibration instantan´ee des
particules a pour amplitude 2,24 cm/s en un point.
(a) la surpression en ce point est de 104Pa.
(b) la surpression en ce point est de 10 Pa.
(c) l’imp´edance acoustique du milieu est 350 kg.m−2.s−1.
(d) l’imp´edance acoustique du milieu est 446 kg.m−2.s−1.
(e) l’imp´edance acoustique s’exprime en Pa.m−1.s.
(f) l’imp´edance acoustique s’exprime en Pa.m−1.s−1.
Exercice 11
Une corde de guitare ´electrique a une longueur de 78 cm. Elle est en acier de masse volumique ρ= 7900 kg.m−3et son
diam`etre est de 0,23 mm. Elle est tendue avec une tension de 174 N
(a) sa masse par unit´e de longueur est de 5.10−3kg.m−1.
(b) sa masse par unit´e de longueur est de 3,28.10−4kg.m−1.
(c) la vitesse de propagation des ondes sur la corde est 2,7.103m.s−1.
(d) la vitesse de propagation des ondes sur la corde est 728 m.s−1.
(e) la fr´equence du son fondamental ´emis est 467 Hz
(f) la fr´equence du son fondamental ´emis est 832 Hz.
Exercice 12
Le Do m´edian du piano correspond `a la fr´equence 262 Hz et le La situ´e juste au dessus correspond `a la fr´equence 440 Hz.
Si les cordes produisant ces notes poss`edent la mˆeme masse par unit´e de longueur µet la mˆeme longueur L, le rapport des
tensions TLa/TDo vaut :
(a) 1,68
(b) 2,82
En r´ealit´e les cordes poss`edent la mˆeme masse par unit´e de longueur mais la longueur de la corde produisant le La ne
repr´esente 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 Mi aigu mesure L= 64 cm de long et poss`ede la fr´equence fondamentale 330 Hz. En
appuyant dans la premi`ere case du manche on raccourcit la corde qui produit alors la note F a de fr´equence 350 Hz. De combien
la corde a-t-elle ´et´e raccourcie ?
(a) 4,5 cm
(b) 3,7 cm
Exercice 14
Un tuyau sonore ferm´e `a une extr´emit´e produit un son de fr´equence fondamentale 100 Hz. La c´el´erit´e 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.
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(c) la fr´equence du prochain harmonique est 300 Hz.
(d) la fr´equence du prochain harmonique est 200 Hz.
Exercice 15
Une onde sonore sinuso¨ıdale de fr´equence 1000 Hz se propageant dans l’air (ρ.c = 430 kg.m−2.s−1) poss`ede 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 d´eplacement est 5.10−10 m.
(d) l’amplitude de d´eplacement est 1,1.10−11 m.
Exercice 16
1. A 2 md’un haut-parleur puissant, le niveau sonore est de 110 dB. En supposant que le haut-parleur ´emet de mani`ere
isotrope.
(a) La puissance ´emise par le haut-parleur est 50 W.
(b) La puissance ´emise par le haut-parleur est 5 W.
2. En supposant que la surface d’un tympan est de 1 cm2,
(c) l’´energie frappant le tympan est 1 mW.
(d) l’´energie frappant le tympan est 10 µW.
3. Si l’on se place `a une distance du haut-parleur double de la pr´ec´edente
(e) le niveau sonore devient 55 dB.
(f) le niveau sonore devient 104 dB.
Exercice 17
La fr´equence du La3est de 440 Hz.
1. La fr´equence de la note situ´ee `a 5 demi-tons au dessus est
(a) 2200 Hz
(b) 587,3 Hz
(c) 2330,8 Hz
2. La fr´equence du Do2est
(d) 110 Hz
(e) 131 Hz
(f) 169 Hz
Exercice 18
Les fr´equences des notes d’un piano sont comprises entre : 27 Hz < f < 3480 Hz. Sachant que la fr´equence du La3est de
440 Hz
(a) le La le plus bas jou´e au piano appartient `a l’octave (2).
(b) le La le plus bas jou´e au piano appartient `a l’octave (−1).
(c) le La le plus haut jou´e au piano appartient `a l’octave (5).
(d) le La le plus haut jou´e au piano appartient `a l’octave (6).
Exercice 19
Cinq violonistes jouant simultan´ement sur des instruments identiques produisent un niveau d’intensit´e sonore de 57 dB
1. le niveau d’intensit´e moyen produit par un seul violoniste est
(a) 11,4 dB
(b) 50 dB
2. la pression acoustique efficace due `a un seul violoniste est
(c) 6,32.10−3Pa
(d) 8.10−5Pa
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Exercice 20
Un sonom`etre donne pour les tiers d’octave centr´es en 397 et 500 Hz les niveaux sonore 75 dB et 80 dB respectivement.
Sachant que le niveau sonore pour l’octave centr´e en 500 Hz est 83 dB, quel est le niveau sonore pour le tiers d’octave centr´e `a
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 ind´ependantes : 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 d´eduire le bruit de la ventilation qui vaut :
(a) 5 dB
(b) 65 dB
(c) 60 dB
Exercice 22
Un train poss`ede un klaxon ´emettant un son de fr´equence 400 Hz. Vous vous tenez immobile sur le quai et vous percevez
un son de fr´equence 440 Hz. On prendra la vitesse du son dans l’air ´egale `a 340 m.s−1.
(a) le train se dirige vers vous.
(b) le train s’´eloigne de vous.
(c) sa vitesse de d´eplacement est 60 km.h−1.
(d) sa vitesse de d´eplacement est 111 km.h−1.
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