Aurélie 14/03/12
 

 

   QCM ondes mécanique et lumineuse : concours orthoptie Bordeaux 2010.



 

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Ondes progressives.
On lance un caillou dans un étang. On observe des rides à la surface de l'eau qui divergent à partir du point de contact du caillou.
A) Il s'agit d'une onde mécanique. (
vrai ) .
B) Il s'agit d'une onde unidimensionnelle. ( faux ).
L'onde se propage dans deux dimensions à la surface de l'eau.
C) Il s'agit d'une onde mécanique progressive périodique. ( vrai ).
On observe des rides à la surface de l'eau ; la période spatiale est la distance séparant deux crêtes consécutives.
D)  Sa célérité est dépendante de l'amplitude de l'onde, donc de la taille du caillou. faux ).
E) Aucune des propositions ci-dessus. ( faux)

Onde sonore.
Une onde sonore :
A) se propage dans toutes les directions offertes. ( vrai ).
B) est une onde transversale. ( faux ).
C) est une onde progressive. ( vrai ).
D) Peut être entendue avant son émission par la source. ( faux ).
E) Aucune des propositions ci-dessus. ( faux).

 
Une onde sonore est émise à 15 m au dessus de la surface de la mer. Au bout de combien de temps ( ms ) sera-t-elle détectée à 30 m de profondeur ? On ne tiendra pas compte des phénomènes de réflexion. vair = 340 m/s ; veau = 1500 m/s. (132,4 ; 64,2 ; 44,2 ; 30,1 ; autres ).
15 / 340 + 30 / 1500 =0,0641 s = 64,1 ms.

Un signal sonore est émis en un point O à l'instant t0, pendant une durée t = 0,5 s. Un observateur situé en M commence à percevoir le signal sonore en t1 = 2 s. vair = 340 m/s.
( OM=170 m ; OM = 680 m ; l = 340 m ; l = 170 m ; aucune proposition ci-dessus ).
OM = vair t1 = 340*2 = 680 m.
l = vair T avec T période, inconnue ici.

Milieu dispersif.
A) Un milieu dispersif est un milieu dans lequel la célérité d'une onde sinusoïdale dépend de sa fréquence. ( vrai ).
B) L'eau de mer est un milieu dispersif.
L'eau de mer n'est pas un milieu dispersif pour les ondes sonores ; l'eau de mer est un milieu dispersif pour la houle et pour la lumière blanche.
C) Si l'eau de mer est un milieu dispersif, la célérité v ne dépend pas de la longueur d'onde. (
faux ).
D) L'eau de mer n'est pas un milieu dispersif. ( 
vrai ).
E) Aucune des propositions ci-dessus. ( faux).



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Propagation de la houle.
La hauteur des vagues ( crête à creux ) peut atteindre 30 m en mer du Nord, notamment quand elles sont générées par un vent fort ( 30 m/s ) soufflant pendant plus de six heures ; leur période est alors de 15 s pour une longueur d'onde  de 350 m. La longueur d'onde est proportionnelle au carré de la période.

Pour cette houle :
A) L'amplitude est égale à 30 m. (
faux ).
Amplitude = 30 / 2 = 15 m.
B) La fréquence est égale à 67 mHz. (
vrai ).
f = 1 / T = 1 / 15 =0,067 Hz = 67 mHz .
C) La fréquence est égale à 4 mHz. (faux).
D) La célérité est de 23 km/s. ( faux).
v = l f = 350 *0,067  = 23,33 ~ 23 m/s.
 E) Aucune des propositions ci-dessus.
( faux ).

Si la période de cette houle est de 20 s, la longueur d'onde est de : ( 62 km ; 6,2 km ; 0,62 km ; 62 m ; autres ).
La longueur d'onde est proportionnele au carré de la période : l = k T2 ; l' = kT ' 2 avec k une constante.
l' = l T ' 2 / T2 350  *(20/15)2=620 m= 0,62 km.





L'onde transversale annonciatrice d'un tsunami se propage à la surface de l'eau à la vitesse d'un avion de ligne soit v = 800 km / h. La longueur d'onde dans ces conditions serait de l'ordre ( en km ) :
( 1,5 ; 3 ; 15 ; 30 ; autres ).
On ne peut pas connaître la longueur d'onde, si seule la célérité est connue, la période allant de quelques minutes à plusieurs heures.

A) Le diamètre d'une tache de diffraction diminue quand la longueur d'onde de la radiation augmente. ( faux ).
L= 2 l D / a  ( D distance fente-écran ; a  : largeur de la fente ; L dimension de la tache centrale de diffraction ).
B) Les ondes électromagnétiques ne peuvent pas se propager dans le vide. ( faux ).
C) Les ondes sonores sont des ondes électromagnétiques. ( faux ).
D) Les rayons UV se propagent plus vite que la lumière visible dans le vide. ( faux ).
E) Aucune des propositions ci-dessus. ( vrai ).

Le spectre électromagnétique :
A) Les rayons infrarouges ont des longueurs d'onde inférieures à 400 nm. ( faux ).
...supérieures à 800 nm.
B) Les ondes radio ont les fréquences les plus élevées. ( faux ).
Les rayons gamma ont les fréquences les plus élevées.
C) Les rayons X ont des longueurs d'ondes supérieures à celles des micro-ondes.  (  faux ).
D) Les rayons infrarouges ont des fréquences supérieures à 3,7 1014 Hz. ( faux).
Valeur de la plus grande fréquence des I.R : f = c / l =3 108 / (800 10-9) =3,7 1014 Hz .
E) Aucune des propositions ci-dessus. ( vrai ).






La lumière :
A) Se comporte comme une onde électromagnétique ( vrai ).
B) a une vitesse de propagation dans le vide de 3 106 m/s. ( faux ).
3 108 m/s.
C) Une lumière qui peut être décomposée en plusieurs longueurs d'onde est dite polychromatique. ( vrai ).
D) Une sensation colorée unique est due à une longueur d'onde unique. (vrai )
Il vaudrait mieux remplacer le mot longueur d'onde par le mot fréquence.
E) Aucune proposition exacte. (faux).

Le spectre de la lumière blanche :
A) est composé de 7 raies. ( faux ).
Spectre continu d'émission.
B)  correspond aux 7 radiations monochromatiques qui le constitue. ( faux ).
C) est discontinu. ( faux ).
D) Les longueurs d'onde des ondes lumineuses visibles sont comprises entre 400 nm et 800 nm environ. ( vrai ).
Il faudrait ajouter " dans le vide".
E) Aucune proposition exacte. (faux).

Lorsqu'une radiation lumineuse passe du vide dans un milieu transparent, il y a modification de :
A) sa couleur. ( faux ).
La couleur est liée à la fréquence de l'onde, grandeur constante quel que soit le milieu.
B)  sa fréquence. ( faux ).
C) sa longueur d'onde. ( vrai ).
D) sa célérité. ( vrai ).
E) Aucune proposition exacte. (faux).

Un faisceau laser a une longueur d'onde dans le vide l0 = 638 nm. Il traverse un prisme d'indice n = 1,58.
Lorsque le faisceau se propage dans l'air :
A) la fréquence est de 1,9 1014 Hz. ( faux ).
f = c / l = 3 108 / (638 10-9) =4,7 1014 Hz .
B)  la fréquence est de 4,7 1014 Hz. ( vrai ).
C) la période est T = 5,2 10-14 s. ( faux ).
T = 1 / f = 1 / (4,7 1014) =2,1 10-15 s.
D) la période est T = 2,1 10-15 s. ( vrai ).
E) Aucune proposition exacte. (faux).



Lorsque le faisceau se propage dans le verre :
A) la fréquence est de 3 1014 Hz. ( faux ).
La fréquence, donc la période, sont constantes quel que soit le milieu.
B)  la longueur d'onde est de 638 nm. ( faux ).
La longueur d'onde dépend du milieu.
C) la période est T = 3 10-13 s. ( faux ).
T = 1 / f = 1 / (4,7 1014) =2,1 10-15 s.
D) la célérité est 1,9 108 m/s. ( vrai ).
c / n = 3 108 / 1,58 = 1,9 108 m/s.
E) Aucune proposition exacte. (faux).

Une onde lumineuse se propage à 200 000 km/s dans un milieu transparent. L'indice de ce milieu est : ( 2 ; 2 / 3 ; 1,5 ; 1 ; autre ).
n= 3 108 / 2 108) =1,5.

Si q est la demi-largeur angulaire d'un faisceau diffracté par une fente de largeur a, l la longueur d'onde de la lumière et d la longueur de la tache centrale de diffraction, alors : :
A) l = q / a. ( faux ). Bq = l / a. ( vrai ). C) a = q / l. ( faux ). D)  l = q / d. ( faux ).
E) Aucune proposition exacte. (faux).



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