1. Parmi les propositions suivantes, lesquelles caractérisent correctement une onde sonore dans l'air ?

Bonne réponse : C'est une onde mécanique longitudinale. — Sa vitesse dépend du milieu de propagation.

Bien vu. Le son est une onde mécanique longitudinale, sa vitesse varie selon le milieu, mais sa fréquence reste constante.

2. Une onde périodique a une période T = 2,0 ms. Quelles sont ses caractéristiques ?

Bonne réponse : Sa fréquence est f = 500 Hz. — Sa fréquence est f = 0,5 kHz. — La période en secondes est 2,0×10⁻³ s.

Tout juste. T = 2,0 ms = 2,0×10⁻³ s, donc f = 1/T = 500 Hz = 0,5 kHz.

3. Quels sont les phénomènes qui peuvent affecter une onde lumineuse lors de son passage à travers une fente étroite ?

Bonne réponse : La diffraction — Les interférences

Exact. La diffraction se produit lors du passage par une ouverture, et les interférences peuvent apparaître si plusieurs ondes se superposent.

4. Deux sources sonores émettent des ondes de même fréquence et en phase. Quelles conditions peuvent produire une interférence destructive en un point ?

Bonne réponse : La différence de chemin est un multiple demi-entier de la longueur d'onde. — Les ondes arrivent en opposition de phase.

Bravo. Une interférence destructive se produit quand la différence de chemin est (k+1/2)λ, soit des ondes en opposition de phase.

5. Un signal sonore périodique a une fréquence de 440 Hz. Que peut-on dire de ce signal ?

Bonne réponse : Sa période est d'environ 2,27 ms. — Il correspond à la note La3. — Il est audible par l'oreille humaine. — Sa longueur d'onde dans l'air est d'environ 0,77 m.

Parfait. T = 1/440 ≈ 0,00227 s = 2,27 ms. C'est le La3, audible (20-20000 Hz). λ = v/f ≈ 340/440 ≈ 0,77 m.

6. Quelles affirmations concernant la lumière sont vraies ?

Bonne réponse : La lumière visible fait partie des ondes électromagnétiques. — Dans le vide, toutes les ondes électromagnétiques ont la même vitesse. — La vitesse de la lumière dans l'eau est inférieure à celle dans le vide.

Exact. La lumière est une onde électromagnétique, sa vitesse dans le vide est c, et elle diminue dans l'eau. La fréquence reste constante.

7. Un émetteur d'ultrasons émet une onde de fréquence 40 kHz. Quelles sont ses propriétés ?

Bonne réponse : Elle est inaudible par l'oreille humaine. — Sa période est de 25 µs. — Elle peut être utilisée en échographie.

Bien vu. Les ultrasons (>20 kHz) sont inaudibles, T = 1/40000 = 25 µs, et sont utilisés en échographie. La vitesse est la même que le son audible.

8. Lors d'une expérience de diffraction avec un laser, on observe des taches lumineuses sur un écran. Quels facteurs influencent l'écart angulaire θ ?

Bonne réponse : La largeur de la fente a. — La longueur d'onde λ de la lumière.

Exact. L'écart angulaire θ est donné par θ ≈ λ/a, donc dépend de λ et a, pas de l'intensité ni de la distance à l'écran.

9. Une onde se propage à la vitesse v = 340 m/s et a une longueur d'onde λ = 0,68 m. Que peut-on en déduire ?

Bonne réponse : Sa fréquence est f = 500 Hz. — Sa période est T = 2 ms. — C'est une onde sonore audible.

Tout juste. f = v/λ = 340/0,68 = 500 Hz, T = 1/500 = 2 ms. 500 Hz est audible (20-20000 Hz), pas ultrason.

10. Dans une corde tendue, une onde progressive sinusoïdale se propage. Quelles grandeurs sont liées par la relation v = λ × f ?

Bonne réponse : La vitesse de propagation v. — La longueur d'onde λ. — La fréquence f.

Bravo. La relation v = λ f relie la vitesse, la longueur d'onde et la fréquence. L'amplitude n'intervient pas.