Tonalité du téléphone, télémètre, perturbation sur une corde, concours Ergothérapie Hyères 2013.

En poursuivant votre navigation sur ce site, vous acceptez l’utilisation de Cookies vous proposant des publicités adaptées à vos centres d’intérêts.



 


Corrigé de la partie physique ; le sujet n'est pas accessible depuis ce site.
Tonalité du téléphone
.
Le son émis par le téléphone est quasi-sinusoïdal de fréquence 400 Hz.
La période T d'une onde est l'inverse de la fréquence exprimée en Hz.
T = 1/400 = 2,5 10-3 s = 2,5 ms.
La célérité du son dans l'air sec à 0°C et à la pression de 1013,3 hPa est v = 330 m/s. La longueur d'onde correspondante à ce son est alors : l = v / f = 330 / 400 =0,825 m.
La célérité du son dans l'air est proportionnelle à la racine carrée de la température absolue.
La célérité du son dans un air à 819,45 °C et sous10013 hPa est :
 v= cste T½ ; v1 = Cste 273,15½ ;
v2 = Cste (273,15+819,45)½ ; v2/v1 = [(273,15+819,45)/273,15]½.
v2 = 330*2,00=660 m/s.
La fréquence d'une onde reste constante. La nouvelle longueur s'onde sera donc :
l= 660/400 =1,65 m.

Télémètre à ultrasons de fréquence 40,0 kHz.
L'affichage comporte 3 digits. La célérité de l'onde ultrasonore est v= 333 m/s dans les conditions d'étalonnage de l'appareil. Une unité affichée correspond alors à une distane de 1,00 cm.
Avec trois digits ( 3 chiffres) le plus grand nombre entier affiché est 999. La plus grande distance pouvant être affichée est égale à 999 cm soit 9,99 m.
Pour cette distance, l'onde sonore parcourt une distance d=2*9,99 = 19,98 m ( aller + retour après réflexion sur l'obstacle ).
La durée totale de propagation de cette onde sera  : Dt = d / v =19,98/333 = 0,060 s ou 60 ms.
Le télémètre comprend un oscillateur délivrant des impulsions. L'émission s'arrête dès la réception du sigal réfléchi.
La durée de l'émission est  : 0,5*60 = 30 ms, pendant laquelle environ 500 impulsions ont été émises.
La durée d'une impulsion est : 30 / 500 = 0,06 ms ou 6,0 10-5 s.
La fréquence des impulsions est : 1/(6,0 10-5) = 1,7 104 Hz ou 17 kHz.



Une mesure est maintenant effectuée à 10,0°C ( sous1013 hPa) et la distance affichée est L=8,50 m.
Que vaut la distance réelle ?
Célérité du son à 10,0 °C :
 v= cste T½ ; v1 = Cste 273,15½ ; v2 = Cste (273,15+10)½ ; v2/v1 = [(283,15)/273,15]½.
v2 = 330*1,018~336 m/s.
Durée totale du parcours des ultrasons, l'appareil est étalonné sur 330 m/s :
Dt = 2d / v =2*8,50  / 330= 5,15 10-2 s.
Durée correspondante avec un appareil étalonné sur 336 m/s :
2*8,50  / 336= 5,06 10-2 s.
Nombre d'impulsions correspondantes :
5,06 10-2 / (6,0 10-5) =843 cm = 8,43 m.
La distance réelle est donc plus petite que celle affichée.

.


Perturbation  sur une corde.


La perturbation  a une direction perpendiculaire à sa direction de propagation : la perturbation est donc transversale.
  
La perturbation parcourt une longueur de 10,0 m en 1,00 s. La célérité de la perturbation est : v = 10,0 / 1,00 = 10,0 m/s.

Altitude  au cours du temps d'un point M distant de 2,00 m de la source.
Le point M reproduit le mouvement de la source avec un retard q = 2,00 / 10,0 =0,200 s.







Aspect de la corde à la date t = 0,1 s.
La perturbation a parcouru une distance d =vt = 10*1 = 1,0 m.




  



menu