Voici le corrigé détaillé du contrôle sur les ondes mécaniques progressives. Ensuite, les points sont donnés question par question et les résultats figurent en gras. Puis comparez avec votre copie, repérez vos erreurs et corrigez-les avant le prochain devoir.
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Le corrigé détaillé avec le barème : ondes mécaniques
Correction de l’exercice 1 : questions de cours (3 points)
- Ensuite, une onde mécanique progressive est la propagation d’une perturbation dans un milieu matériel, de proche en proche, sans transport de matière mais avec transport d’énergie. (1 pt)
- Onde transversale : la vague le long d’une corde, dont la perturbation (déplacement vertical) est perpendiculaire à la propagation. Onde longitudinale : le son dans l’air ou la compression d’un ressort, dont la perturbation est parallèle à la propagation. (1 pt)
- Non : le son est une onde mécanique, elle a besoin d’un milieu matériel (gaz, liquide ou solide) pour se propager, et le vide n’en est pas un. (1 pt)
Exercice 2 : une onde le long d’une corde (5 points)
- Puis, un point de la corde se déplace verticalement (élongation y), alors que l’onde se propage le long de la corde : la perturbation est perpendiculaire à la propagation, l’onde est transversale. (1 pt)
- Ainsi, sur le graphique A, deux sommets consécutifs sont séparés de 40 cm (de 10 cm à 50 cm, par exemple) : λ = 40 cm = 0,40 m. (1 pt)
- Par ailleurs, sur le graphique B, la période est la durée d’une oscillation complète : T = 0,50 s, donc f = 1 ÷ T = 1 ÷ 0,50 = 2,0 Hz. (1 pt)
- Puis, v = λ ÷ T = 0,40 ÷ 0,50 = 0,80 m·s−1 (ou v = λ × f = 0,40 × 2,0). (1 pt)
- Δt = d ÷ v = 2,4 ÷ 0,80 = 3,0 s. (1 pt)
Corrigé de l’exercice 3 : sonar et orage (4 points)
- L’impulsion parcourt un aller-retour : elle descend jusqu’au fond, se réfléchit, puis remonte. La distance parcourue vaut donc deux fois la profondeur. (1 pt)
- 2 × h = veau × Δt, donc h = 1 500 × 0,080 ÷ 2 = 120 ÷ 2 = 60 m. (1,5 pt)
- d = vair × Δt = 340 × 6,0 = 2 040 m, soit d ≈ 2,0 × 103 m, environ 2 km. (1 pt)
- De plus, la lumière se propage à une célérité de l’ordre de 3 × 108 m·s−1, des millions de fois plus grande que celle du son : on voit l’éclair pratiquement instantanément. (0,5 pt)
Correction de l’exercice 4 : retard entre deux récepteurs (4 points)
- Donc, les deux salves sont décalées de 5,0 divisions (de x = 100 à x = 300, avec 40 unités par division) : τ = 5,0 × 0,50 = 2,5 ms. (1 pt)
- Ensuite, v = d ÷ τ = 0,85 ÷ 2,5 × 10−3 = 3,4 × 102 m·s−1, soit 340 m·s−1. (1 pt)
- λ = v ÷ f = 340 ÷ 40 000 = 8,5 × 10−3 m, soit λ = 8,5 mm. (1 pt)
- Enfin, deux points d’une onde sont en phase s’ils sont séparés d’un nombre entier de longueurs d’onde : la distance minimale à ajouter est λ = 8,5 mm. (1 pt)
Exercice 5 : la houle et le bouchon (4 points)
- v = λ ÷ T = 60 ÷ 6,0 = 10 m·s−1. (1 pt)
- Δt = d ÷ v = 150 ÷ 10 = 15 s. (1 pt)
- Par ailleurs, 2,0 min = 120 s ; le nombre d’oscillations est 120 ÷ 6,0 = 20 oscillations. (1 pt)
- Ensuite, le bouchon monte et descend sur place : l’onde ne transporte pas de matière, mais seulement de l’énergie et de l’information (la forme de la perturbation). (1 pt)
Barème et conseils
| Exercice | Thème | Points |
|---|---|---|
| 1 | Questions de cours | 3 |
| 2 | Lecture de graphiques, célérité | 5 |
| 3 | Écho et orage | 4 |
| 4 | Retard et longueur d’onde | 4 |
| 5 | Houle | 4 |
| Total | 20 |
Puis, pour progresser, retenez que la période se lit sur un graphique en fonction du temps et la longueur d’onde sur un graphique en fonction de la position : ne les confondez jamais. Pensez à l’aller-retour pour tout écho, convertissez toujours les millisecondes et les kilohertz avant de calculer, et justifiez par une phrase toute réponse qualitative.