Chapitre 14
Exercices
Pour s'échauffer - Pour commencer
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| Pour commencer | Différenciation | Pour s'entraîner | Pour aller plus loin | |
|---|---|---|---|---|
| Décrire le phénomène de propagation d'un son : | ||||
| Déterminer ou exploiter la vitesse d'un signal sonore : | ||||
| Déterminer la période et la fréquence d'un son : | ||||
| Définir les termes hauteur, intensité sonore et niveau sonore : | ||||
| Exploiter une échelle de niveaux sonores : |
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Pour s'échauffer
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5 Fréquence
Un son périodique a pour fréquence 120 Hz.Calculer sa période.
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6 La mouche
Calculer la fréquence d'un battement d'ailes de mouche commune dont la période est : T= 1,7 \times 10-3 s.
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7 Vitesse de propagation
La durée nécessaire pour qu'un son parcoure la distance d= 140 m est \Delta t= 0,42 s dans l'air. a. Calculer sa célérité en m\cdots-1.
b. Calculer sa célérité en km\cdoth-1.
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8 Lecture de période
Déterminer, avec précision, la période du signal sonore modélisé ci-dessous. Calculer sa fréquence.
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9 Distance parcourue
Le son d'une balle de tennis frappée se déplace à la vitesse v= 340 m\cdots-1. À quelle distance de notre oreille a-t-elle été frappée si le son nous arrive \Delta t= 0,12 s après le choc ?
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BFréquence
Un son périodique a pour fréquence 2,5 kHz.
Calculer sa période.
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CPériode
Calculer la fréquence du son périodique créé par un biseau de flûte dont la période est T = 125 µs.
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Pour commencer
Les sons et leur propagation
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10 Comparaison de durées de propagation
✔ MOD : Les propriétés des ondes : vitesse de propagation
On lance un caillou dans l'eau d'un lac. Le son du choc se propage dans l'eau, mais aussi dans l'air.
Calculer la durée mise par l'onde sonore pour atteindre la rive opposée située à d= 154 m dans chacun des deux milieux.
Données
- Célérité du son dans l'air : v_{\mathrm{air}}= 340 m⋅s-1 ;
- Célérité du son dans l'eau : v_{\mathrm{eau}}= 1 500 m⋅s-1.
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11 Accordeur « bout de manche » en milieu bruyant
✔ APP : Maîtriser le vocabulaire du cours (fiche de vocabulaire)
Pour accorder sa guitare sur scène sans gêner les autres et sans être gêné par le bruit environnant, on peut utiliser un accordeur simplement pincé sur la tête de l'instrument. Le modèle présenté n'a pas de micro.
1. Expliquer pourquoi le bruit ambiant empêcherait l'accordage si l'appareil était muni d'un micro.
2. L'appareil comporte un capteur à l'intérieur de la pince. Comment peut-il capter le son généré par la guitare ?
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12 Le moustique
✔ MOD : Les propriétés des ondes : la fréquenceLes ailes d'un moustique battent environ 720 fois par seconde.
1. Quel est le domaine de fréquences des sons audibles ?
2. Déterminer la fréquence du son perçu et en déduire si ce son est audible.
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13Enregistrement d'un son
✔ MOD : Utiliser les propriétés des ondes : fréquenceOn enregistre un son musical à l'aide d'un microphone relié à un ordinateur. On obtient le signal suivant sur l'écran :
Tension électrique enregistrée en fonction du temps
1. Justifier que le son est périodique.
2. Déterminer la période du signal.
3. En déduire la fréquence du son.
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14 Sensibilité de l'oreille humaine
✔ APP : Faire un brouillon comprenant schéma, données et
notions. Extraire l'information utile sur un schémaLorsque l'oreille est soumise à un son, elle transforme l'onde en signal nerveux qui est analysé par le cerveau.
Évolution du seuil de douleur et du seuil d'audibilité en fonction de la fréquence de l'onde sonore
1. Quel est le seuil d'audibilité à 1 000 Hz ?
2. L'oreille est-elle plus sensible aux sons graves ou aux sons aigus ?
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DÉcho
✔ MOD : Utiliser les propriétés des ondes : fréquence / vitesse de propagation
La façade d'un immeuble se trouve à d = 25,0 m de la balançoire où jouent des enfants. L'un d'eux pousse un cri.
La façade d'un immeuble se trouve à d = 25,0 m de la balançoire où jouent des enfants. L'un d'eux pousse un cri.
1. Schématiser le trajet de l'onde sonore s'il y a écho sur la façade.
GeoGebra
2. Calculer la durée écoulée entre le cri et l'écho que reçoivent les enfants.
Donnée
- Célérité du son dans l'air : v_{air} = 340 m·s-1.
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Une notion, trois exercicesDifférenciation
Savoir-faire : Déterminer ou exploiter la vitesse d'un signal sonore
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15Le pétard
✔ MOD : Les propriétés des ondes : vitesse de propagationLe 14 juillet à la nuit tombante, on observe depuis un ponton sur le lac un pétard qui explose sur la rive opposée. La carte de randonnée mentionne que les deux endroits sont distants de d_{\mathrm{lac}}= 480 m.
On mesure une durée \Delta t= 1,4 s entre la lueur de l'explosion et la perception du son de l'éclatement.
1.
Rappeler la relation qui lie la célérité de la lumière v_{\text {lum}}, sa durée de propagation \Delta t et la distance d_{\mathrm{lac}}.
2. En déduire la durée \Delta t mise par la lumière pour traverser le lac jusqu'à notre œil.
3. Justifier que l'on peut considérer avoir vu l'explosion instantanément.
2. En déduire la durée \Delta t mise par la lumière pour traverser le lac jusqu'à notre œil.
3. Justifier que l'on peut considérer avoir vu l'explosion instantanément.
4.
Que représente alors aussi \Delta t \:?
5. Pourquoi peut-on écrire v_{\text {son}}=\dfrac{d_{\mathrm{lac}}}{\Delta t} ?
6. Calculer v_{\text {son}}. Le résultat est-il cohérent avec la valeur du cours ?
5. Pourquoi peut-on écrire v_{\text {son}}=\dfrac{d_{\mathrm{lac}}}{\Delta t} ?
6. Calculer v_{\text {son}}. Le résultat est-il cohérent avec la valeur du cours ?
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16 Le poteau, la masse et le champ
✔ MOD : Les propriétés des ondes : vitesse de propagation
Le père de Léo plante des poteaux au bout de son champ pour préparer un enclos. Léo, à l'autre extrémité du terrain, constate qu'il entend le choc de la masse sur le poteau alors que la masse est déjà remontée.
Il mesure \Delta t= 0,5 s entre l'instant du choc et l'instant où il perçoit le son.
Il mesure \Delta t= 0,5 s entre l'instant du choc et l'instant où il perçoit le son.
1.
Pourquoi observe-t-il un décalage entre le son perçu et l'image visible du choc ?
2.
Exprimer v_{\text{son}} en fonction de \Delta t= et L, la longueur du terrain.
3.
Calculer L.
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17 Où est tombée la foudre ?
✔ MOD : Les propriétés des ondes : vitesse de propagation
On voit un éclair lors d'un orage, et le tonnerre se fait entendre 2,3 s après. On désire estimer à quelle distance se trouve l'impact de la foudre.
1. Donner les étapes du raisonnement en justifiant les approximations faites.
2. Calculer la distance de l'impact.
1. Donner les étapes du raisonnement en justifiant les approximations faites.
2. Calculer la distance de l'impact.
Données
- Célérité de la lumière dans l'air : c= 3,00 \times 108 m⋅s-1 ;
- Célérité du son dans l'air à 20 °C : v_{\text {son}}= 340 m⋅s-1.
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