ENVIRONNEMENT DE RECETTE

Ondes et signaux - Spécialité

Caractériser les phénomènes ondulatoires

Exercice 1 : Trouver les valeurs de la vitesse du son

Parmi les vitesses suivantes, lesquelles correspondent à la vitesse du son ?.
  • A.\(122\:400\:\text{km} / \text{h}\)
  • B.\(122\:400\:\text{m} / \text{h}\)
  • C.\(0\mbox{,}34\:\text{km} / \text{s}\)
  • D.\(0\mbox{,}003\:4\:\text{km} / \text{s}\)

Exercice 2 : Étudier les interférences sonores à proximité d'un mur (différences de marche et lieux d'interférences destructives)

On considère un auditeur placé au point \(\text{M}\) écoutant de la musique à proximité d'un mur. La distance entre l'auditeur et le mur est \(\text{x = } 8\mbox{,}2 \times 10^{1}\:\text{cm}\)
Le son est émis par un haut-parleur placé à une distance \(\text{D = } 3\mbox{,}7\:\text{m}\) du mur.
On étudie le phénomène d'interférence entre les deux ondes suivantes : celle arrivant directement du haut-parleur à l'auditeur et celle arrivant à l'auditeur après une réflexion sur le mur.

Schéma de la situation
Déterminer la différence de marche entre des deux ondes émises par chacun des hauts parleurs.
On donnera le résultat avec son unité en centimètre.
Déterminer la fréquence la plus grave correspondant au phénomène d'interférence destructive.
On rappelle que la vitesse du son dans l'air est de \(\text{c}_{\text{son}} \text{ = 344 } \text{m.s}^{-1}\).
On donnera le résultat avec son unité en Hertz et accompagné du bon nombre de chiffres significatifs.

Exercice 3 : Échographie - Calcul de distance

On effectue l'échographie d'un objet pour déterminer la taille d'une de ses parties internes. Pour cela, on utilise une sonde émettant des salves ultrasonores, cette même sonde enregistre les échos renvoyés par les surfaces de séparation entre les parties de l'objet.

Ci-dessous une représentation simplifiée des résultats obtenus pendant l'échographie.
On suppose que la propagation du son dans l'objet est uniforme et est \(1\:100\:\text{m}\mathord{\cdot}\text{s}^{-1}\)

Déterminer la durée en \(ns\) s'écoulant entre la réception des échos issus de B et ceux issus de C.
Calculer la longueur \(d\).
On donnera le résultat avec 2 chiffres significatifs et suivi de l'unité qui convient.

Exercice 4 : Déterminer la fréquence d'un son subissant l'effet Doppler : formule exacte

Dans cet exercice, on utilisera la version exacte de la formule nécessaire au calcul.

Une voiture roulant à \(63 km\mathord{\cdot}h^{-1}\) active son klaxon en s'approchant d'un autostoppeur à l'arrêt.
On considère la fréquence du klaxon à \(450 Hz\) et la célérité du son à \(340 m\mathord{\cdot}s^{-1}\).

Quelle est la fréquence du son perçu par l'autostoppeur ?
On donnera un résultat avec 3 chiffres significatifs et suivi de l'unité qui convient.
Qu'en est-il si la voiture klaxonne de nouveau en s'éloigant de l'autostoppeur ?
On donnera un résultat avec 3 chiffres significatifs et suivi de l'unité qui convient.

Exercice 5 : Calcul de l'interfrange

On réalise une expérience d'interférence en éclairant deux fentes d'Young espacées de \(256 µm\) avec un laser que l'on place sur l'axe de symétrie du système et on observe les franges d'interférence sur un écran parallèle disposé à \(226 cm\) du plan des fentes.

On observe que le point \(A\) se trouve au centre d'une frange brillante, que la différence de marche \(\delta = d_2 - d_1\) vaut \(2,4 µm \) et qu'il y a \(3\) taches sombres entre le point A et la tache centrale.

Déterminer la longueur de l'onde émise par le laser.
On donnera un résultat avec 3 chiffres significatifs et suivi de l'unité qui convient.
Déterminer alors l'interfrange de la figure d'interférence associée à ce système.
On donnera un résultat avec 3 chiffres significatifs et suivi de l'unité qui convient.
False