Questions de
cours, un caillou dans la mare.
Concours Orthoptie Montpellier 2015
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Questions de cours.
Définir le front d'onde.
Le front d'onde est une
surface : tous les points de cette surface ont mis le même temps de
parcours depuis la source.
Si on crée une
perturbation à chaque extrémités d'une corde, que se passe-t-il au
moment où les deux ondes se rencontrent ?
Les
deux ondes se superposent tout en gardant leur forme initiale. Puis les
deux ondes reprennent leurs cours comme si de rien n'était.
Enoncer
la première loi de Newton.
Dans un réfrentiel
galiléen, le centre d'inertie d'un système pseudo-isolé est soit au
repos ( si la vitesse initiale est nulle), soit animé d'un mouvement
rectiligne uniforme et réciproquement.
Qu'appelle -t-on référentiel galiléen ?
Dans un référentiel
galiléen, la première loi de Newton s'applique.
Par quel type de transfert un objet peut-il emmagasiner de l'énergie ?
Travail mécanique ( le
travail d'une force peut élever un objet ; ce dernier stocke l'énergie
sous forme potentielle de pesanteur).
Transfert thermique ( au
contact d'une source chaude, un corps froid voit son énergie interne
augmenter ).
Rayonnement ( un objet
laissé au soleil voit sa température croïtre).
Comment les images numériques sont-elles définies ?
Elles
est composée d'un tableau de points à plusieurs dimensions ( hauteur,
largeur, profondeur, temporelle). Dans le cas d'une image à deux
dimensions, les points sont appelés pixels.
Définir à l'aide d'un schéma, la chaine de
transmission de l'information.
Un convertisseur analogique numérique (
CAN) est l'élément central
d'une chaîne de transmission d'informations. Il permet de transformer
un signal électrique analogique en signal électrique numérique ne
prenant que des valeurs discrètes codées en langage binaire. Une chaîne
de transmission d'informations contenant une centrale d'acquisition
munie d'un CAN est paramétrée comme indiqué sur le schéma ci-après pour
enregistrer la totalité d'un signal analogique de durée Dt = 3,0 s.
Que pouvez-vous dire du codage RVB ?
Le
mode de représentation RVB( rouge, vert, bleu ) est le plus utilisé
pour la restitution de l'image. L'image est composée d'une matrice de
points appelés pixels. Un
pixel est composé de trois couleurs ( le rouge, le vert, le bleu). Le
mode de composition des couleurs se fait par addition des couleurs. En
jouant sur l'intensité de chacune d'elle, on peut recréer les autres
couleurs.
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Un caillou dans la mare.
Un caillou jeté dans l'eau soulève un volume d'eau V = 200 mm3 d'une hauteur h = 5 cm ar rapport à la surface de l'eau.
Déterminer l'énergie potentielle de pesanteur stockée dans la goutte d'eau.
La surface de l'eau est choisie comme origine de l'énergie potentielle.
Ep = V reau g h = 200 10-9 *103 *9,81 *0,05 =9,81 10-5 ~9,8 10-5 J.
Quand le volume d'eau retombe, il provoque la formation d'une onde.
Est-elle transversale ou longitudinale ? Faire un schéma justificatif.
On observe des rides circulaires centrés sur le point d'impact. La déformation du milieu est verticale, perpendiculaire à la direction de propagation d el'onde.
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On enregistre l'évolution du rayon du front d'onde au cours du temps ( t=0 lorsque l'onde commence à se propager ).
t(s)
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0,0
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0,50
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1,0
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1,50
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2,0
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2,50
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r(m)
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0,00
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0,10
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0,20
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0,30
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0,40
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0,50
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Tracer la courbe donnant les valeurs du rayon en fonction du temps.
La valeur de la célérité de l'onde est-elle constante ? Justifier à partir du graphe.
Le rayon du front d'onde est proportionnel au temps : la célérité de l'onde est constante et vaut v = 0,2 m /s.
Donner la valeur du retard du mouvement d'un point M situé à une distance d = 1,0 m du point de chute du caillou.
q = d / v = 1,0 / 0,2 = 5,0 s.
Quelle est la forme du front d'onde à la surface de l'eau ? Dessiner l'allure du front d'onde à t1 = 0,2 s et à t2 = 0,3 s.
On observe des rides circulaires centrés sur le point de chute.
Distance parcourue par le front d'onde à t1 = 0,2 s : 0,2*0,2 = 0,04 m = 4 cm.
Distance parcourue par le front d'onde à t1 = 0,3 s : 0,2*0,3 = 0,06 m = 6 cm.
L'énergie
du front d'onde se répartit uniformément sur toute la longueur du front
d'onde. L'énergie linéique ou énergie par unité de longueur du front
d'onde et l'amplitude z du front sont reliés par la relation El = rgz3.
El : énergie linéique J m-1 ; r : masse volumique de l'eau kg m-3 ; z : amplitude de l'onde en mètre.
On suppose que l'énergie portée par le front d'onde est constante.
Donner l'expression de l'amplitude de l'onde en fonction du rayon r du
front d'onde, du volume V et de la hauteur h de la goutte.
El =Ep / r = V r g h / r =r g z3 ; V h / r = z3 ; z = (V h / r)1/3.
Donner l'expression de l'amplitude en fonction du temps.
z = (V h / (0,2 t))1/3 = (5V h / t )1/3 .
L'oeil est capable de voir le front d'onde d'amplitude supérieure à zmini = 1 mm. Combien de temps l'observateur peut-il voir l'onde se propager ( arrondi à la seconde) ?
t = 5V h / z3mini =5*200 10-9 *0,05 / 10-9= 50 s.
Quel est le rayon maximum du front d'onde observable ?
r = 0,2 t = 0,2*50 = 10 m.
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