Pour s'entraîner

1. La célérité d'une onde s'exprime en :

a. joule.

b. mètre par seconde.

c. mètre.

2. La longueur d'onde d'une onde sinusoïdale :

a. est la distance parcourue pendant une période.

b. est la distance parcourue depuis la source.

c. est la distance parcourue avant disparition de l'onde.

3. L'onde sonore est une onde de pression. Cela signifie que :

a. un son n'est créé que par pression sur un objet.

b. la grandeur physique perturbée est la pression.

c. les sons ne se propagent que dans l'atmosphère.

4. Si on absorbe l'énergie d'une onde :

a. elle fait demi-tour (réflexion).

b. elle en retrouve immédiatement après.

c. elle disparaît.

5. La double périodicité fait référence à :

a. une onde sinusoïdale.

b. une onde avec deux perturbations successives.

c. une onde qui peut se propager dans deux sens.

6. Le retard :

a. est fixe dans un milieu donné.

b. diminue avec le temps.

c. augmente si on est plus éloigné de la source.

7. Une onde est mécanique :

a. parce qu'on la voit.

b. parce qu'elle nécessite un milieu pour se propager.

c. parce qu'elle a une célérité.

1. Calculer la masse linéique d'une corde de guitare de longueur $L=$ 85 cm, et de masse $m=$ 0,52 g.

2. Calculer la célérité de l'onde qui se propage quand on pince la corde, sachant que la tension est de 102 N.

3. L'enregistrement du son émis par cette corde donne la courbe ci-dessous. Déterminer la période puis la fréquence de l'onde sonore.

4. Augmenter la tension d'une corde, les autres paramètres restant inchangés, augmente la fréquence du son. Faut-il tendre ou détendre la corde pour obtenir un son de fréquence 300 Hz ?

1. Exploiter l'unité de la masse linéique pour trouver formule et unités.
1. Application numérique : exprimer le résultat avec deux chiffres significatifs.
2. Application numérique de la formule : exprimer le résultat avec deux chiffres significatifs.
3. Faire la lecture graphique de la période et calcul de la fréquence.
4. Exploiter qualitativement la formule.

Un télémètre permet de mesurer la distance entre l'appareil et un obstacle (un mur par exemple). Un modèle particulier utilise un « compteur de périodes » : il comporte un émetteur d'ultrasons sinusoïdaux de fréquence $f=$ 40 kHz et juste à côté, un récepteur. Lorsque ce dernier reçoit un écho renvoyé par un éventuel obstacle, l'appareil stoppe l'émission du signal et déclenche le décompte de périodes reçues à partir de cet instant. Pour mesurer la largeur d'une pièce d'appartement, l'appareil détecte $N=$ 826 périodes.

1. Calculer la longueur d'onde des ultrasons produits par l'appareil.

2. Combien de longueurs d'onde ont parcouru les ultrasons pendant la durée écoulée correspondant aux $N$ périodes ? On pourra s'appuyer sur un schéma.

3. En déduire la distance parcourue par l'onde.

4. En déduire la distance entre l'appareil et le mur.

• Célérité du son dans l'air : $v_{\text{air}}=$ 340 m·s^-1.

Une guitare se compose de 6 cordes dont le musicien modifie la longueur de vibration en les plaquant avec ses doigts contre le manche. Afin d'aider le musicien à placer ses doigts, le manche est découpé en 20 cases (voir photo).
La fréquence de l'onde sonore émise est inversement proportionnelle à la longueur de la corde ($f=\frac{\text{constante}}{L},$ ou $f\cdot L=\text{constante}$). Ce qui peut se traduire mathématiquement par les relations suivantes entre deux couples longueur/fréquence : $f\cdot L=f^{\prime }\cdot L^{\prime }$ ou $\frac{f}{f^{\prime }}=\frac{L^{\prime }}{L}.$

1. Citer une situation en chimie et une situation en physique où l'on a deux grandeurs inversement proportionnelles.

2. Justifier par un calcul littéral que la longueur de vibration de la corde est proportionnelle à la longueur d'onde.

3. Un musicien souhaite jouer sur la 4^e corde la même note que celle de la 5^e corde jouée « à vide » (sans appuyer sur une case). Sur quelle case doit‑il appuyer la 4^e corde ?

4. Est‑il possible de faire l'inverse (jouer la note à vide de la 4^e corde mais avec la 5^e corde) ?

• Notes des cordes jouées « à vide » :
  

  no de corde	note	fréquence (Hz)
  1	mi1	$82,4$
  2	la1	$110$
  3	ré2	$146,8$
  4	sol2	$196$
  5	si2	$246,9$
  6	mi3	$329,6$



• Longueur de vibration des cordes selon la case :
  

  no de case	longueur (cm)
  0 (« à vide »)	$L_0=62,0$
  1	$58,5$
  2	$55,2$
  3	$52,1$
  4	$49,2$
  5	$46,4$
  6	$43,8$
  7	$41,4$
  8	$39,0$
  9	$36,9$
  10	$34,8$
  11	$32,8$
  12	$31,0$