NOM : PRENOM : Exercice 1

NOM :
PRENOM :
(rappel : 1 μs = 10 s = 0,000001 s)
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Exercice 1 :
1) Un réveil, placé sous une cloche en verre dans laquelle règne le vide d’air, sonne.
On ne perçoit aucun bruit. Expliquer pourquoi.
Pour qu'un son se propage il faut un milieu matériel.
2) a) On voit parfois, dans les westerns, un indien plaquer son oreille sur les rails de chemin de fer
afin de prédire le passage d’un train.
Donner la propriété de l’acier utilisée dans cette situation.
La propagation du son dans un métal est plus rapide que dans l'air
b) En considérant la vitesse du son dans l’acier égale à 5200 m/s, calculer la durée pour que l’onde
sonore émise par un train venant d’une distance de 3 km, nous parvienne
v=d/t donc t = d/v = 3000/5200 = 0,58s
Exercice 2
Un sonar est un appareil qui équipe certains bateaux afin de repérer des épaves. Il émet des signaux
brefs S1,S2, régulièrement répétés vers le fond de l’océan.
La distance d du sonar à l’épave est donnée par la mesure du décalage de temps Δt entre l’aller et le
retour d’un signal.
On visualise en même temps, à l’oscilloscope, les tensions aux bornes de l’émetteur (signaux S1, S2, …)
et aux bornes du récepteur (signaux E1, E2, … de l’écho).
1) À l’aide du graphique ci-dessus, mesurer le décalage de temps Δt entre S1 et E1. Donner le
résultat en seconde.
Δt = 5 * 30 = 150 microseconde (millisecondes pour les PLC)
= 0,00015 s (0,15s pour PLC)
2) Calculer la distance d, au mètre près, entre le sonar et l’épave en utilisant la relation
Δt
d =v .
avec v = 1 500 m/s (v : célérité du son dans l’eau).
2
D = 1500 * 0,15/2 = 0,1125 m (112,5 m pour PLC)
3) On se propose maintenant d’étudier les caractéristiques du signal émetteur. Pour cela, à
l’aide de l’oscilloscope, on réalise un agrandissement de ce signal :
a) Déterminer la période Ts du signal émetteur
Ts = 0,5 * 2 = 1 ms = 0,001 s
b) En déduire la fréquence fs de ce signal.
fs = 1/Ts = 1/0,001 = 1000 Hz
4) À l’aide des données de ce sonar, on veut déterminer la vitesse moyenne d’un sous-marin
naviguant dans la direction du bateau. On effectue deux mesures à 9 secondes d’intervalle. On
obtient d1 = 300 m et d2 = 250 m. Calculer la vitesse moyenne du bateau en m/s puis en km/h.
V = (300-250)/9 = 5,6 m/s
v = 5,6 * 3,6 = 20 km/h
Exercice 3
1) T = 4 * 0,2 = 0,8 ms = 0,0008 s
2) f = 1/T = 1250 Hz
Exercice 4
Pourquoi entend-on le tonnerre après avoir vu la foudre ?
La lumière se propage plus vite que le son dans l'air
Exercice 5
v = d/t = 62/0,182 = 340,7 m/s
(62 car 2 fois 31m aller et retour)
S'il est à 10 m de l'entrée il est à 21 m du fond donc le son devra parcourir 2 fois 21m donc 42 m
t=d/v=42/340 = 0,124 s