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Ondes mécaniques : contrôle de sciences physiques en première – PDF gratuit à télécharger et imprimer

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Ondes mécaniques : contrôle de sciences physiques en première – PDF gratuit à télécharger et imprimer

Donc, ce contrôle de physique-chimie de première sur les ondes mécaniques progressives dure 55 minutes. Puis la calculatrice est autorisée. Ensuite, le barème total est de 20 points ; les unités et les chiffres significatifs comptent dans la notation.

Données : célérité du son dans l’air vair = 340 m·s−1 ; célérité du son dans l’eau de mer veau = 1 500 m·s−1.

Enfin, ce contrôle est à télécharger en PDF et à imprimer gratuitement : le bouton se trouve en bas de la page, sans inscription.

Le sujet du contrôle sur les ondes mécaniques

Exercice 1 : questions de cours (3 points)

  1. Définir une onde mécanique progressive. (1 point)
  2. Donner un exemple d’onde transversale et un exemple d’onde longitudinale, en précisant à chaque fois la direction de la perturbation par rapport à celle de propagation. (1 point)
  3. Ensuite, le son peut-il se propager dans le vide ? Justifier en une phrase. (1 point)

Exercice 2 : une onde le long d’une corde (5 points)

Puis, une onde sinusoïdale se propage le long d’une longue corde élastique. Puis le graphique A donne l’aspect de la corde à un instant donné ; le graphique B donne le mouvement au cours du temps d’un point de la corde.

40801202,0−2,0x (cm)y (cm)Graphique A
Graphique A : aspect de la corde à un instant donné.
0,501,001,502,0−2,0t (s)y (cm)Graphique B
Graphique B : mouvement d’un point de la corde.
  1. L’onde est-elle transversale ou longitudinale ? Justifier. (1 point)
  2. Déterminer graphiquement la longueur d’onde λ. (1 point)
  3. Déterminer graphiquement la période T, puis calculer la fréquence f. (1 point)
  4. Calculer la célérité v de l’onde. (1 point)
  5. Au bout de quelle durée la perturbation atteint-elle un point situé à 2,4 m de la source ? (1 point)

Exercice 3 : sonar et orage (4 points)

Ainsi, un bateau émet une brève impulsion ultrasonore verticalement vers le fond ; l’écho est reçu 0,080 s après l’émission.

  1. Pourquoi la distance parcourue par l’onde n’est-elle pas égale à la profondeur ? (1 point)
  2. Calculer la profondeur de l’eau. (1,5 point)
  3. Lors d’un orage, on perçoit le tonnerre 6,0 s après avoir vu l’éclair. À quelle distance la foudre est-elle tombée ? (1 point)
  4. Pourquoi voit-on l’éclair bien avant d’entendre le tonnerre ? (0,5 point)

Exercice 4 : retard entre deux récepteurs (4 points)

Par ailleurs, un émetteur envoie des salves d’ultrasons de fréquence f = 40 kHz. Deux récepteurs R1 et R2 sont alignés avec l’émetteur, R2 étant plus éloigné ; la distance R1R2 vaut d = 0,85 m. De plus, l’oscilloscope, de balayage 0,50 ms par division, affiche en haut le signal de R1 et en bas celui de R2.

R1R21 division = 0,50 ms
Oscillogramme des deux salves ; une division horizontale est repérée par un quadrillage de 40 unités.
  1. Mesurer le retard τ entre les deux salves. (1 point)
  2. De plus, en déduire la célérité v des ultrasons dans l’air. (1 point)
  3. Calculer la longueur d’onde λ des ultrasons. (1 point)
  4. Donc, on émet maintenant des ultrasons en continu. De quelle distance minimale faut-il éloigner R2 pour que les deux signaux soient de nouveau en phase ? (1 point)

Exercice 5 : la houle et le bouchon (4 points)

Au large, la houle a une longueur d’onde λ = 60 m et une période T = 6,0 s. Ensuite, un bouchon flotte à la surface de l’eau.

  1. Calculer la célérité de la houle. (1 point)
  2. Quelle durée met une crête pour parcourir 150 m ? (1 point)
  3. Combien d’oscillations complètes le bouchon effectue-t-il en 2,0 minutes ? (1 point)
  4. Enfin, le bouchon ne se déplace pas avec la houle : que transporte alors l’onde ? (1 point)

Voir le corrigé du contrôle : Ondes mécaniques, sciences physiques première