QCM Ondes. Concours orthoptie Bordeaux 2015.

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Ondes et particules. Cocher la ou les proposition(s) vraie(s).
1. Le son peut se propager :
dans l'air ( vrai) ; dans l'eau ( vrai) ; dans la terre ( vrai) ; dans le vide ( faux) ; aucune des propositions ci-dessus ( faux).
  2. La lumière peut se propager :
dans l'air ( vrai) ; dans l'eau ( vrai) ; dans la terre ( faux) ; dans le vide ( vrai) ; aucune des propositions ci-dessus ( faux).
3.
Les micro-ondes se situent entre les rayons X et les infrarouges. ( faux).
Les UV se situent entre les rayons X et les rayons gamma ( faux).
Les IR se situent entre le visible et les UV ( faux).
Les ondes radio se situent entre les rayons gamma et les IR. (faux).
Aucune des propositions ci-dessus ( vrai).
4. Une onde progressive s'accompagne :
d'un transfert de matière ( faux).
D'un transfert d'énergie ( vrai).
D'un transfert de matière et d'énergie ( faux).
D'un rayonnement ( faux).
Aucune des propositions ci-dessus ( faux).
5. Parmi les phénomènes suivants lesquels peuvent être décrits comme une onde mécanique progressive ?
Une vague créée par un caillou jeté dans l'eau ( vrai)
Une ola dans un stade de foot ( vrai).
Un wagon avançant sur des montagnes russes à la fête foraine ( faux).
Un nageur progressant dans les vagues de la mer ( faux).
Aucune des propositions ci-dessus ( faux).
6. Pour parcourir 5 m le long d'une corde, une onde met 0,5 s. La célérité de cette onde vaut :
2,5 m/s ; 10 km/h ; 0,10 m/s ; 10 m/s ( vrai) ; uucune des propositions ci-dessus ( faux).
5 / 0,5 = 10 m/s.
7. Une onde se propage avec une célérité v = 200 m/s entre deux points A et B. Elle atteint le point B, 0,1 s après le point A. Quelle distance sépare les deux points A et B ?
2000 m ; 200 m ; 20m (vrai) ; 0,05 m ; aucune des propositions ci-dessus.
200 *0,1 = 20 m.
8. On frappe un coup à l'extrémité d'un tuyau de fer de 10,0 m. Deux sons S1 et S2 sont détectés par un micro placé à l'autre extrémité : S1 est détecté 3,3 ms après le coup ; S2 est détecté 29,4 ms après le coup.
Célérité du son dans l'air : 10 / (29,4 10-3) = 3,4 102 m/s.
Célérité du son dans le fer : 10 / (3,3 10-3) = 3,0 103 m/s.
La célérité du premier son S1 et 3,3 m/s ( faux).
La célérité du second son S2 et 3,4 102 m/s ( vrai).
S1 s'est propagé dans l'air ( faux).
S2 s'est propagé dans l'air ( vrai).
Aucune des propositions ci-dessus ( faux).
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Ondes périodiques, acoustique.
9. Pour l'homme, un infrason est une onde acoustique de fréquence inférieure à 20 kHz ( faux, inférieure à 20 Hz).
Pour l'homme, un ultrason est une onde acoustique de fréquence supérieure à 20 kHz. Vrai.
Un son sinusoïdal est un son pur. Vrai.
Les sons non sinusoïdaux sont dits complexes. Vrai.
Aucune des propositions ci-dessus ( faux).
10. La hauteur d'un son dépend de sa fréquence fondamentale. Vrai.
Le timbre d'un son dépend de l'intensité relative de chaque pic du spectre en fréquences. Vrai.
Sur le spectre en fréquences d'un son pur, la fréquence fondamentale est suivie d'une fréquence harmonique. Faux.
Sur le spectre en fréquences d'un complexe, la valeur des fréquences harmoniques est toujours inférieure à celle de la fréquence fondamentale. Faux. Les fréquences harmoniques sont des multiples de la fréquence fondamentale.
Aucune des propositions ci-dessus ( faux).
 11. Le niveau sonore L est mesuré dans une salle pendant un concert. En un point P de la salle L = 85 dB.
L'intensité sonore au point P vaut I = 3,2 10-4 W m-2. Vrai.
I = 10-12 x 108,5 = 10-3,5 = 3,2 10-4 W m-2.
L'intensité sonore I au point P représente le seuil d'audibilité. Faux.
Si l'intensité I était deux fois plus élevée en ce point P, la valeur de L serait doublée. Faux.
L augmente de 10 log 2 =3 dB si l'intensité double.
Si le niveau sonore valait L' = 95 dB en ce point P, la valeur de I serait décuplée. Vrai.
I' = 10-12 x 109,5 = 10-2,5 = 3,2 10-3 W m-2.
Aucune des propositions ci-dessus ( faux).









Propriétés des ondes.
12. Une onde ultrasonore de fréquence f = 40 Hz se propage à la célérité c = 340 m/s.
Sa longueur d'onde vaut 8,5 m. Faux.
c / f = 340 / 40 000 =8,5 10-3 m.
Sa période est T = 25 µs. Vrai.
T = 1 /f = 1/40 000 = 2,5 10-5 s.
Sa longueur d'onde vaut 8,5 mm. Vrai.
Sa période est de 25 ms. Faux.
Aucune des propositions ci-dessus ( faux).
13. Une onde monochromatique est caractérisée par :
Une fréquence fixée, mais de multiples longueurs d'onde. Faux, pour un milieu donné.
Une fréquence fixée, mais sa longueur d'onde peut varier en fonction du milieu traversé. Vrai.
La longueur d'onde, comme la célérité, dépendent du milieu de propagation.
Une longueur d'onde fixée, mais de multiples fréquences. Faux.
Une longueur d'onde fixée, mais sa fréquence peut varier en fonction du milieu traversé. Faux.
Aucune des propositions ci-dessus ( faux).
14. Si une onde est diffractée par un obstacle.
Sa direction de propagation est modifiée. Vrai.
Sa fréquence est modifiée. Faux.
Sa longueur d'onde est modifiée. Faux.
La dimension de l'obstacle est grande par rapport à la longueur d'onde. Faux.
La dimension de l'obstacle est de l'ordre de grandeur de la longueur d'onde.
Aucune des propositions ci-dessus ( faux).
15. Une onde sonore de longueur d'onde l = 20 cm rencontre un obstacle de largeur a = 3,0 m. La demi-ouverture angulaire q de la tache centrale de diffraction est : 6,7 rad ; 0,067 rad ( vrai) ; 15 rad ; 3,8° ; aucune des propositions.
q = l / a = 0,20 / 3,0 =0,067 rad.
16. Deux ondes de même longueur d'onde l = 2 cm se propagent à la surface de l'eau. Elles arrivent  en un même point avec une différence de marche d.
Hypothèse : les ondes sont cohérentes et synchrones, sinon les propositions suivantes sont fausses, il n'y a pas d'interférences.
Les interférences sont constructives si d = 6 cm. Vrai ; 6  multiple de la longueur d'onde.
Les interfrences sont destructives si d = 9 cm. Vrai ; 9 multiple impair de la demi-longueur d'onde.
L'amplitude est maximale si d = 11 cm. Faux.
L'amplitude est nulle si d = 12 cm. Faux.
Aucune des propositions ci-dessus ( faux).
17. Un émetteur à ultrasons de fréquence f = 30,0 kHz s'éloigne d'un récepteur à la vitesse v = 15 m/s. La célérité des ondes est c = 340 m/s. La fréquence f ' du son reçu par le récepteur  est ( en kHz) :
f ' = c f / (c+v) =30,0 * 340 / 355) = 28,7 kHz.
30 ; 32,2 ; 28,7 ( vrai) ; 27,8 ; aucune des propositions ci-dessus ( faux).

Une source de lumière blanche éclaire  une fente de largeur a = 0,30 mm. Un écran d'observation est placé à la distance D = 2,0 m derrière la fente. Chaque radiation monochromatique de la lumière blanche créé sa propre figure de diffraction.
La tache centrale de diffraction est blanche ( superposition de toutes les radiations de la lumière blanche ).
De part et d'autre, on observe une alternance de taches sombres ( absence de lumière ) et de taches colorées.

Sachant que l’écart angulaire q augmente avec la longueur d’onde, la radiation rouge est la plus déviée.
18. La relation liant la largeur d de la tache centrale de diffraction à la largeur a de la fente, à la distance D entre la fente et l'écran, et à la  longueur d'onde l de la radiation monochromatique est :
d = D l / a ; d = 2lD a ; d = Da / l ; d =2 l D / a ( vrai).
19. Les largeurs des taches centrales de diffraction pour les radiations visibles extrèmes ( 400 et 800 nm ) sont :
drouge = 2*800 10-9 *2,0 / (0,30 10-3) =1,07 10-2 m~11 mm.
dviolet = 2*400 10-9 *2,0 / (0,30 10-3) =5,3 10-3 m.
5,5 mm pour le rouge ( faux) ; 11 mm pour le rouge ( vrai) ; 5,3 mm pour le violet ( vrai) ; 2,6 mm pour le violet ( faux).
20. La couleur du point central de diffraction est :
noir ; violet ; bleu ; blanc ( vrai).

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