Première – Physique-chimie · Ondes et signaux

Les ondes mécaniques progressives

Exercices corrigés de physique-chimie (Première) sur les ondes mécaniques : célérité, retard, période, fréquence, longueur d’onde et ondes sonores.

5 exercices
55 min
Corrigé détaillé

L’essentiel à retenir

Une onde mécanique est la propagation d’une perturbation dans un milieu matériel, sans transport de matière.
Célérité : $v = \frac{d}{Δ t}$ , où $Δ t$ est le retard entre deux points distants de $d$ .
Pour une onde périodique : $f = \frac{1}{T}$ et la longueur d’onde $λ = v \times T = \frac{v}{f}$ .
Dans l’air, à 20 °C, le son se propage à environ 340 m/s. Il ne se propage pas dans le vide.

Exercice 1

Vrai ou faux

Pour commencer

a) Une onde transporte de la matière. b) Le son se propage dans le vide. c) Une vague est une onde mécanique.

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a) Faux : elle transporte de l’énergie, pas de matière. b) Faux. c) Vrai.

Exercice 2

Le tonnerre

Pour commencer

On entend le tonnerre 3,0 s après avoir vu l’éclair. À quelle distance se trouve l’orage ? ( $v_{son} = 340$ m/s)

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La lumière arrive presque instantanément : $d = v \times Δ t = 340 \times 3, 0 = 1020$ m, soit environ 1 km.

Exercice 3

Fréquence et longueur d’onde

Pour s’entraîner

Un diapason émet un son de fréquence 440 Hz. Calcule sa période et sa longueur d’onde dans l’air.

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$T = \frac{1}{440} \approx 2, 27 \times 1 0^{- 3}$ s ; $λ = \frac{340}{440} \approx 0, 77$ m.

Exercice 4

Mesurer une célérité

Pour s’entraîner

Deux micros distants de 1,70 m enregistrent un clap avec un retard de 5,0 ms. Calcule la célérité du son.

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$v = \frac{1 , 70}{5 , 0 \times 1 0 ^{- 3}} = 340$ m/s.

Exercice 5

Le sonar

Pour aller plus loin

Un sonar émet une onde ultrasonore vers le fond marin. L’écho revient 0,40 s plus tard. La célérité des ultrasons dans l’eau est 1 500 m/s. Calcule la profondeur.

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L’onde fait l’aller-retour : $2 d = v \times Δ t = 1500 \times 0, 40 = 600$ m, donc $d = 300$ m.