Lycée · 1ʳᵉ · Enseignement scientifique
Propriétés des ondes sonores
Nature, propagation et caractéristiques du son — thème « Son et musique, porteurs d'information » (programme de 1re générale)
À propos de cette page
Choisis ton niveau. Questions et réponses mélangées à chaque partie. Bonne chance !
Les 36 questions du QCM en version texte
Pour réviser sans écran ou imprimer : chaque question avec ses propositions ; la bonne réponse et son explication se déplient.
Niveau facile — 12 questions
Une onde sonore est une onde :
- A. électromagnétique
- B. mécanique longitudinale
- C. mécanique transversale
- D. lumineuse
Réponse
B. mécanique longitudinale — Une onde sonore est une onde mécanique longitudinale : la perturbation est parallèle à la direction de propagation.
Le son peut-il se propager dans le vide ?
- A. Oui, à 340 m/s
- B. Oui, à la vitesse de la lumière
- C. Non, il nécessite un milieu matériel
- D. Oui, si la fréquence est assez élevée
Réponse
C. Non, il nécessite un milieu matériel — Le son est une onde mécanique et ne peut se propager que dans un milieu matériel (gaz, liquide, solide).
L'unité de la fréquence est :
- A. le mètre (m)
- B. la seconde (s)
- C. le pascal (Pa)
- D. le hertz (Hz)
Réponse
D. le hertz (Hz) — La fréquence s'exprime en hertz (Hz), correspondant à des cycles par seconde.
Dans l'air à 20 °C, la vitesse du son est environ :
- A. 3 × 10⁸ m/s
- B. 1 500 m/s
- C. 340 m/s
- D. 5 000 m/s
Réponse
C. 340 m/s — Dans l'air à 20 °C, la vitesse du son est d'environ 340 m/s.
La période T d'une onde sonore est :
- A. le nombre de cycles par seconde
- B. la durée d'un cycle complet
- C. la distance parcourue par l'onde en 1 s
- D. l'amplitude maximale de la vibration
Réponse
B. la durée d'un cycle complet — La période T est la durée d'un cycle complet de vibration. f = 1/T.
Un son grave a une fréquence :
- A. élevée
- B. basse
- C. nulle
- D. supérieure à 20 kHz
Réponse
B. basse — Un son grave correspond à une fréquence basse ; un son aigu à une fréquence élevée.
Le niveau sonore s'exprime en :
- A. watts (W)
- B. pascals (Pa)
- C. hertz (Hz)
- D. décibels (dB)
Réponse
D. décibels (dB) — Le niveau sonore est mesuré en décibels (dB).
Les ultrasons sont des sons dont la fréquence est :
- A. inférieure à 20 Hz
- B. comprise entre 20 Hz et 20 kHz
- C. supérieure à 20 kHz
- D. égale à 340 Hz
Réponse
C. supérieure à 20 kHz — Les ultrasons ont une fréquence supérieure à 20 000 Hz (20 kHz).
La longueur d'onde λ est reliée à la vitesse v et à la fréquence f par :
- A. λ = v + f
- B. λ = v × f
- C. λ = v / f
- D. λ = f / v
Réponse
C. λ = v / f — La relation est λ = v / f (ou v = λ × f).
Quel animal utilise un biosonar (ultrasons) pour se repérer ?
- A. Le chien
- B. Le chat
- C. La chauve-souris
- D. Le lapin
Réponse
C. La chauve-souris — La chauve-souris émet des ultrasons et analyse les échos pour se repérer dans l'obscurité.
Le timbre d'un son dépend principalement de :
- A. son amplitude
- B. sa fréquence fondamentale uniquement
- C. la composition de ses harmoniques
- D. sa vitesse de propagation
Réponse
C. la composition de ses harmoniques — Le timbre est lié à la composition en harmoniques : les amplitudes relatives des fréquences 2f₁, 3f₁… caractérisent le son de chaque instrument.
Lors de la propagation d'une onde sonore dans l'air, ce qui se propage est :
- A. de la matière (les molécules d'air)
- B. une variation de pression (énergie)
- C. de la lumière
- D. des électrons
Réponse
B. une variation de pression (énergie) — Une onde sonore propage de l'énergie sous forme de variation de pression ; les molécules d'air vibrent sur place mais ne se déplacent pas en masse.
Niveau moyen — 12 questions
Un son a une fréquence f = 680 Hz et se propage dans l'air (v = 340 m/s). Sa longueur d'onde est :
- A. 0,25 m
- B. 0,5 m
- C. 2 m
- D. 680 m
Réponse
B. 0,5 m — λ = v/f = 340/680 = 0,5 m.
Un son a une période T = 5 × 10⁻³ s. Sa fréquence est :
- A. 500 Hz
- B. 200 Hz
- C. 50 Hz
- D. 5 000 Hz
Réponse
B. 200 Hz — f = 1/T = 1/(5×10⁻³) = 200 Hz.
Un écho de sonar revient en 0,3 s avec v = 1 500 m/s. La distance à l'obstacle est :
- A. 450 m
- B. 225 m
- C. 900 m
- D. 1 500 m
Réponse
B. 225 m — d = v × Δt/2 = 1500 × 0,3/2 = 225 m.
Si l'intensité d'un son est multipliée par 100, son niveau sonore augmente de :
- A. 2 dB
- B. 10 dB
- C. 20 dB
- D. 100 dB
Réponse
C. 20 dB — Multiplier l'intensité par 100 = par 10² augmente le niveau de 2 × 10 = 20 dB.
Dans quel milieu le son se propage-t-il le plus vite ?
- A. L'air (20 °C)
- B. L'eau de mer
- C. L'acier
- D. Le vide
Réponse
C. L'acier — Dans l'acier, v ≈ 5 000 m/s. L'eau (~1 500 m/s) vient ensuite, puis l'air (~340 m/s). Dans le vide, le son ne se propage pas.
Deux sons ont la même fréquence mais des amplitudes différentes. Quelle propriété diffère ?
- A. La hauteur
- B. La longueur d'onde
- C. Le niveau sonore
- D. Le timbre
Réponse
C. Le niveau sonore — L'amplitude est directement liée au niveau sonore (intensité). Hauteur et longueur d'onde ne changent pas si la fréquence est identique.
Le fondamental d'une note de basse est à 80 Hz. À quelle fréquence se trouve son 4e harmonique ?
- A. 80 Hz
- B. 160 Hz
- C. 240 Hz
- D. 320 Hz
Réponse
D. 320 Hz — Le 4e harmonique est à 4 × 80 = 320 Hz.
Les infrasons ont une fréquence :
- A. supérieure à 20 kHz
- B. comprise entre 20 Hz et 20 kHz
- C. inférieure à 20 Hz
- D. nulle
Réponse
C. inférieure à 20 Hz — Les infrasons ont une fréquence inférieure à 20 Hz.
Pourquoi l'échelle des décibels est-elle logarithmique ?
- A. Parce que le son est une onde transversale
- B. Parce que l'oreille perçoit les sons de façon logarithmique
- C. Parce que la vitesse du son est constante
- D. Parce que les ondes se propagent en spirale
Réponse
B. Parce que l'oreille perçoit les sons de façon logarithmique — L'oreille humaine perçoit les intensités sonores de façon logarithmique : une sensation de doublement du volume correspond à une multiplication de l'intensité par 10 environ.
Un son de fréquence 20 000 Hz se trouve à la limite entre :
- A. infrasons et sons audibles
- B. sons audibles et ultrasons
- C. ultrasons et micro-ondes
- D. infrarouges et ultrasons
Réponse
B. sons audibles et ultrasons — 20 000 Hz (20 kHz) est la limite supérieure du domaine audible humain, frontière avec les ultrasons.
Sur un oscilloscope, la hauteur (amplitude) du signal représente :
- A. la fréquence
- B. la longueur d'onde
- C. la période
- D. l'amplitude de la vibration (liée au niveau sonore)
Réponse
D. l'amplitude de la vibration (liée au niveau sonore) — Sur un oscilloscope, l'axe vertical représente la pression (ou tension), donc l'amplitude. L'axe horizontal représente le temps, permettant de lire la période.
Quel type d'ondes est utilisé en échographie médicale ?
- A. Infrasons
- B. Sons audibles
- C. Ultrasons
- D. Micro-ondes
Réponse
C. Ultrasons — L'échographie utilise des ultrasons (f > 20 kHz, souvent plusieurs MHz) pour imager les organes internes.
Niveau difficile — 12 questions
La longueur d'onde d'un son dans l'air est 1,7 m. Sachant que v = 340 m/s, quelle est sa fréquence ?
- A. 58 Hz
- B. 200 Hz
- C. 580 Hz
- D. 17 Hz
Réponse
B. 200 Hz — f = v/λ = 340/1,7 = 200 Hz.
Lorsqu'un son passe de l'air à l'eau, sa fréquence :
- A. augmente
- B. diminue
- C. reste la même
- D. devient nulle
Réponse
C. reste la même — La fréquence d'une onde ne change pas quand elle change de milieu ; c'est la longueur d'onde et la vitesse qui s'adaptent.
Si le niveau sonore passe de 70 dB à 90 dB, l'intensité acoustique est multipliée par :
- A. 2
- B. 10
- C. 20
- D. 100
Réponse
D. 100 — Une différence de 20 dB correspond à un facteur 10² = 100 sur l'intensité.
Une chauve-souris émet un ultrason de 50 kHz dans l'air (v = 340 m/s). Sa longueur d'onde vaut :
- A. 6,8 mm
- B. 68 mm
- C. 0,68 mm
- D. 6,8 cm
Réponse
A. 6,8 mm — λ = v/f = 340/(50 000) = 6,8 × 10⁻³ m = 6,8 mm.
Quel terme désigne les fréquences entières multiples de la fréquence fondamentale produites par un instrument ?
- A. Les infrasons
- B. Les harmoniques
- C. Les ultrasons
- D. Les résonances
Réponse
B. Les harmoniques — Les harmoniques sont les fréquences 2f₁, 3f₁, 4f₁… qui s'ajoutent au fondamental f₁ pour former le timbre.
Dans une chaîne de sons de même hauteur, deux sons se différencient uniquement par leur timbre si :
- A. Ils ont des amplitudes différentes
- B. Ils ont des fréquences fondamentales différentes
- C. Ils ont des compositions harmoniques différentes mais la même fréquence fondamentale
- D. Ils ont des vitesses de propagation différentes
Réponse
C. Ils ont des compositions harmoniques différentes mais la même fréquence fondamentale — Même hauteur = même fréquence fondamentale. Timbre différent = composition harmonique différente.
Un son se propage dans l'acier (v = 5 000 m/s) avec une fréquence de 2,5 kHz. Sa longueur d'onde est :
- A. 0,5 m
- B. 1 m
- C. 2 m
- D. 5 m
Réponse
C. 2 m — λ = v/f = 5 000/2 500 = 2 m.
L'exposition à 85 dB(A) pendant 8 h correspond à quelle valeur limite fixée par la réglementation française ?
- A. Valeur d'action inférieure
- B. Valeur limite d'exposition
- C. Seuil d'audibilité
- D. Seuil de douleur
Réponse
B. Valeur limite d'exposition — En France, la valeur limite d'exposition professionnelle est fixée à 87 dB(A) sur 8 h. 85 dB(A) est la valeur d'action supérieure déclenchant des mesures de protection.
Pour un son sinusoïdal pur de fréquence 440 Hz se propageant dans l'air à 340 m/s, quelle assertion est vraie ?
- A. Sa longueur d'onde est supérieure à 1 m
- B. Sa période est supérieure à 0,01 s
- C. Sa longueur d'onde est d'environ 0,77 m
- D. Sa vitesse est de 440 m/s
Réponse
C. Sa longueur d'onde est d'environ 0,77 m — λ = 340/440 ≈ 0,77 m. T = 1/440 ≈ 2,3 ms. La vitesse est celle du milieu (340 m/s), pas de la fréquence.
Quel phénomène explique qu'on entend un orage avant de le voir ?
- A. Le son va plus vite que la lumière
- B. La lumière va plus vite que le son
- C. Ils arrivent en même temps
- D. La lumière ne se propage pas dans l'air
Réponse
B. La lumière va plus vite que le son — La lumière (~3×10⁸ m/s) voyage beaucoup plus vite que le son (~340 m/s) : l'éclair est vu quasi instantanément, le tonnerre met plusieurs secondes à arriver.
Lors d'une expérience, le signal d'un son sur un oscilloscope montre 4 cycles en 8 ms. Quelle est sa fréquence ?
- A. 500 Hz
- B. 250 Hz
- C. 400 Hz
- D. 2 Hz
Réponse
A. 500 Hz — T = 8 ms / 4 = 2 ms = 2×10⁻³ s. f = 1/T = 500 Hz.
Une onde sonore de 60 Hz correspond à quel domaine ?
- A. Infrason
- B. Son audible
- C. Ultrason
- D. Micro-onde
Réponse
B. Son audible — 60 Hz est compris entre 20 Hz et 20 000 Hz : c'est un son audible (grave, correspondant à la fréquence du réseau électrique).
Cours particuliers de enseignement scientifique à Marseille, en présentiel ou à distance — un prof qui s'adapte à ton rythme et reprend ce qui coince.
Soutien scolaire à Marseille · Cours particuliers au lycée · Aide aux devoirs