Ondes et signaux — Caractéristiques

Définir une onde

Réponds à chaque question.

1. 1.Qu’est-ce qu’une onde ?

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   La propagation d’une perturbation dans un milieu ou dans le vide.

   Elle transporte de l’énergie et de l’information.

2. 2.Qu’est-ce qu’une onde ne transporte pas ?

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   De la matière.

   Le bouchon monté par la vague redescend à sa place.

3. 3.Qu’est-ce qu’une onde mécanique, et quel exemple en donner ?

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   Une onde qui a besoin d’un milieu matériel : le son.

   Elle n’existe pas dans le vide.

4. 4.Qu’est-ce qu’une onde électromagnétique ?

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   Une onde qui se propage même dans le vide, comme la lumière.

   C’est ce qui la distingue de la précédente.

Relier période, fréquence et longueur d'onde

Réponds à chaque question.

1. 1.Qu’est-ce que la période, et en quelle unité s’exprime-t-elle ?

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   La durée d’un motif complet, en secondes.

   Elle se lit sur un enregistrement temporel, en un point fixe.

2. 2.Qu’est-ce que la fréquence, et quelle relation la lie à la période ?

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   Le nombre de motifs par seconde, en hertz ; $f=\frac{1}{T}$.

   Les deux sont l’inverse l’une de l’autre.

3. 3.Qu’est-ce que la longueur d’onde ?

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   La distance parcourue par l’onde pendant une période.

   Elle se lit sur un enregistrement spatial, une photographie à un instant donné.

4. 4.Écris la relation entre longueur d’onde, vitesse et fréquence.

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   $\lambda =v\times T=\frac{v}{f}$

   Les deux écritures sont équivalentes.

5. 5.Quel graphique donne la période, et lequel la longueur d’onde ?

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   Le graphique temporel donne la période, le graphique spatial la longueur d’onde.

   Les confondre fausse à la fois la lecture du graphique et le calcul.

Calculer une longueur d'onde et une période

Le la du diapason a une fréquence de 440 Hz ; le son se propage dans l’air à 340 m·s⁻¹.

1. 1.Quelle relation emploies-tu pour la longueur d’onde ?

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   $\lambda =\frac{v}{f}$

   Toutes les grandeurs doivent être en unités du système.

2. 2.Calcule la longueur d’onde.

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   $340÷440\approx 0,77$ m

   Soit environ 77 centimètres : l’ordre de grandeur d’un bras, cohérent pour un son audible.

3. 3.Calcule la période.

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   $1÷440\approx 0,0023$ s

   Soit environ 2,3 millisecondes.

4. 4.Quel ordre de grandeur attend-on pour un son audible, et pour la lumière visible ?

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   Quelques dizaines de centimètres pour un son, moins d’un micromètre pour la lumière.

   Ce contrôle attrape les erreurs de puissance de dix.

Connaître les propriétés du son

Réponds à chaque question.

1. 1.Donne la vitesse du son dans l’air, dans l’eau et dans l’acier.

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   Environ 340 m·s⁻¹, 1 500 m·s⁻¹ et plus de 5 000 m·s⁻¹.

   Elle augmente quand le milieu est plus dense et plus rigide.

2. 2.Le son se propage-t-il dans le vide ?

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   Non : il n’y a rien à faire vibrer.

   C’est ce qui le distingue d’une onde électromagnétique.

3. 3.Quelle est la plage de fréquences audibles par l’oreille humaine ?

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   Environ de 20 Hz à 20 000 Hz.

   Ce sont des valeurs approximatives, à retenir comme ordres de grandeur.

4. 4.Qu’est-ce qu’un ultrason, et pourquoi l’emploie-t-on en échographie ?

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   Un son trop aigu pour être entendu ; sa faible longueur d’onde permet de détecter de petits obstacles.

   Ce n’est pas un son plus fort.

Repérer une erreur et la corriger

Chaque affirmation est fausse. Écris ce qu’il fallait dire.

1. 1.« La vague transporte l’eau jusqu’à la plage. »

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   Une onde ne transporte pas de matière.

   Le bouchon monté par la vague redescend à sa place.

2. 2.« Le son passe de l’air à l’eau : sa longueur d’onde ne change pas. »

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   C’est la fréquence qui ne change pas ; la longueur d’onde change avec la vitesse.

   La fréquence est imposée par la source, la vitesse dépend du milieu.

3. 3.« Un ultrason est un son très puissant. »

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   C’est un son trop aigu pour être entendu.

   Sa fréquence dépasse 20 000 Hz, ce qui n’a rien à voir avec son intensité.