Lycée · 1ʳᵉ · Spécialité Physique-Chimie
Ondes mécaniques et propagation
Nature, caractéristiques et propagation des ondes mécaniques — programme de 1re Spécialité Physique-Chimie
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 mécanique…
- A. peut se propager dans le vide
- B. transporte de l'énergie sans transporter de matière
- C. transporte de la matière sans transporter d'énergie
- D. se propage toujours plus vite dans l'air que dans l'eau
Réponse
B. transporte de l'énergie sans transporter de matière — Une onde mécanique transporte de l'énergie sans transporter de matière, et ne peut pas se propager dans le vide.
Quel exemple illustre une onde mécanique ?
- A. La lumière du soleil
- B. Les rayons X
- C. Les vagues à la surface de l'eau
- D. Les ondes radio
Réponse
C. Les vagues à la surface de l'eau — Les vagues sont des ondes mécaniques. La lumière, les rayons X et les ondes radio sont des ondes électromagnétiques.
Une onde mécanique ne peut pas se propager…
- A. dans l'eau
- B. dans l'acier
- C. dans le vide
- D. dans l'air
Réponse
C. dans le vide — Les ondes mécaniques ont besoin d'un milieu matériel. Elles ne se propagent pas dans le vide.
Une onde transversale est une onde où la perturbation est…
- A. parallèle à la direction de propagation
- B. perpendiculaire à la direction de propagation
- C. dans toutes les directions
- D. identique à la direction de propagation
Réponse
B. perpendiculaire à la direction de propagation — Dans une onde transversale, la perturbation est perpendiculaire à la direction de propagation.
Le son est une onde…
- A. transversale
- B. électromagnétique
- C. longitudinale
- D. gravitationnelle
Réponse
C. longitudinale — Le son est une onde mécanique longitudinale : les compressions et dilatations de l'air sont parallèles à la direction de propagation.
La célérité du son dans l'air à 20 °C est environ…
- A. 3 × 10⁸ m/s
- B. 1 500 m/s
- C. 340 m/s
- D. 34 m/s
Réponse
C. 340 m/s — La célérité du son dans l'air à 20 °C est environ 340 m/s.
La longueur d'onde λ d'une onde est exprimée en…
- A. hertz
- B. secondes
- C. mètres
- D. mètres par seconde
Réponse
C. mètres — La longueur d'onde est une distance, elle s'exprime en mètres (m).
La fréquence f d'une onde s'exprime en…
- A. mètres
- B. secondes
- C. hertz
- D. mètres par seconde
Réponse
C. hertz — La fréquence s'exprime en hertz (Hz), qui correspond à des cycles par seconde.
La relation entre célérité v, longueur d'onde λ et fréquence f est…
- A. v = λ + f
- B. v = λ / f
- C. v = λ × f
- D. v = f / λ
Réponse
C. v = λ × f — La relation fondamentale est v = λ × f. C'est la relation à connaître absolument.
Le retard τ entre deux points séparés d'une distance d (célérité v) est…
- A. τ = v × d
- B. τ = v / d
- C. τ = d / v
- D. τ = d × v²
Réponse
C. τ = d / v — Le retard est τ = d/v. Plus la distance est grande ou la célérité petite, plus le retard est grand.
Sur un graphe y(t) d'une onde périodique, on peut lire directement…
- A. la longueur d'onde
- B. la période T
- C. la célérité v
- D. la distance parcourue
Réponse
B. la période T — Sur un graphe temporel y(t), on peut lire la période T (durée d'un cycle). La longueur d'onde nécessite aussi la célérité.
Une onde de fréquence f = 1 Hz a une période T égale à…
- A. 0,1 s
- B. 10 s
- C. 0,01 s
- D. 1 s
Réponse
D. 1 s — T = 1/f = 1/1 = 1 s. Si f = 1 Hz, on a exactement 1 cycle par seconde.
Niveau moyen — 12 questions
Une onde sonore a une fréquence f = 340 Hz et se propage à v = 340 m/s. Sa longueur d'onde est…
- A. 1 m
- B. 340 m
- C. 0,1 m
- D. 10 m
Réponse
A. 1 m — λ = v/f = 340/340 = 1 m.
Une onde a une période T = 20 ms. Sa fréquence f est…
- A. 20 Hz
- B. 50 Hz
- C. 200 Hz
- D. 0,02 Hz
Réponse
B. 50 Hz — f = 1/T = 1/(20 × 10⁻³) = 50 Hz.
Le son se propage plus vite dans…
- A. le vide
- B. l'air
- C. l'eau
- D. le son va à la même vitesse partout
Réponse
C. l'eau — La célérité du son dans l'eau (~1 500 m/s) est bien supérieure à celle dans l'air (~340 m/s).
Deux points séparés d'une longueur d'onde λ sont…
- A. en opposition de phase
- B. en quadrature de phase
- C. en phase
- D. déphasés de π/2
Réponse
C. en phase — φ = 2π × λ/λ = 2π rad → en phase (même état de vibration).
Deux points séparés de λ/2 sont…
- A. en phase
- B. en opposition de phase
- C. en quadrature de phase
- D. déphasés de π/4
Réponse
B. en opposition de phase — φ = 2π × (λ/2)/λ = π rad → en opposition de phase.
La célérité du son dépend principalement de…
- A. la fréquence de la source
- B. l'amplitude des vibrations
- C. le milieu de propagation
- D. la longueur d'onde
Réponse
C. le milieu de propagation — La célérité dépend du milieu (nature, état, température), pas des caractéristiques de la source.
Un signal de fréquence f = 1 kHz se propage à v = 340 m/s dans l'air. Sa longueur d'onde est…
- A. 34 cm
- B. 3,4 m
- C. 3,4 cm
- D. 34 m
Réponse
A. 34 cm — λ = v/f = 340/1000 = 0,34 m = 34 cm.
Le retard τ entre deux points distants de d = 680 m dans l'air (v = 340 m/s) est…
- A. 0,5 s
- B. 2 s
- C. 1 s
- D. 5 s
Réponse
B. 2 s — τ = d/v = 680/340 = 2 s.
Une onde de célérité v = 6 m/s et de longueur d'onde λ = 2 m a une fréquence…
- A. 3 Hz
- B. 12 Hz
- C. 0,33 Hz
- D. 8 Hz
Réponse
A. 3 Hz — f = v/λ = 6/2 = 3 Hz.
Sur un graphe y(x) (instantané spatial), on peut lire directement…
- A. la période T
- B. la fréquence f
- C. la longueur d'onde λ
- D. la célérité v
Réponse
C. la longueur d'onde λ — Sur un graphe spatial y(x), la longueur d'onde λ se lit comme la largeur d'un motif.
Une onde a λ = 4 m et v = 20 m/s. Sa période T est…
- A. 80 s
- B. 5 s
- C. 0,2 s
- D. 0,2 Hz
Réponse
C. 0,2 s — T = λ/v = 4/20 = 0,2 s.
Un bateau envoie des ultrasons vers le fond et reçoit l'écho après 0,1 s (v = 1 500 m/s). La profondeur est…
- A. 150 m
- B. 75 m
- C. 300 m
- D. 15 m
Réponse
B. 75 m — Aller-retour : d = v × t / 2 = 1500 × 0,1 / 2 = 75 m.
Niveau difficile — 12 questions
Une onde sinusoïdale a une célérité v = 340 m/s et une fréquence f = 170 Hz. Le déphasage entre deux points distants de 3 m est…
- A. π rad
- B. 3π rad
- C. π/2 rad
- D. 2π rad
Réponse
B. 3π rad — λ = 340/170 = 2 m. φ = 2π × 3/2 = 3π rad.
Deux points M et N sont déphasés de φ = 3π/2 rad. Sont-ils…
- A. en phase
- B. en opposition de phase
- C. en quadrature de phase (φ = π/2)
- D. dans un état intermédiaire
Réponse
D. dans un état intermédiaire — φ = 3π/2 n'est ni 0 [2π] (en phase) ni π [2π] (opposition) ni π/2 [π] (quadrature stricte). C'est un déphasage intermédiaire.
Sur un graphe y(t), la période T = 5 ms et l'amplitude A = 2 cm. La fréquence est…
- A. 5 Hz
- B. 200 Hz
- C. 0,2 Hz
- D. 2 000 Hz
Réponse
B. 200 Hz — f = 1/T = 1/(5 × 10⁻³) = 200 Hz.
Lors d'un séisme, on reçoit les ondes P (v_P = 8 km/s) puis les ondes S (v_S = 4 km/s) avec un décalage de 10 s. La distance à l'épicentre est…
- A. 80 km
- B. 40 km
- C. 160 km
- D. 320 km
Réponse
A. 80 km — d × (1/v_S - 1/v_P) = Δt → d × (1/4 - 1/8) = 10 → d × 1/8 = 10 → d = 80 km.
Une onde de longueur d'onde λ = 0,5 m se propage à v = 10 m/s. Le retard entre deux points déphasés de π/2 est…
- A. 25 ms
- B. 12,5 ms
- C. 50 ms
- D. 100 ms
Réponse
B. 12,5 ms — φ = π/2 → d = λ/4 = 0,125 m. τ = d/v = 0,125/10 = 0,0125 s = 12,5 ms.
La relation y(x,t) = A sin(2πft − 2πx/λ) représente une onde se propageant…
- A. dans le sens des x croissants
- B. dans le sens des x décroissants
- C. de façon stationnaire
- D. uniquement dans le plan vertical
Réponse
A. dans le sens des x croissants — Le signe moins devant 2πx/λ indique une propagation dans le sens des x croissants (convention physique).
Si la fréquence d'une onde double (même milieu), la longueur d'onde…
- A. double
- B. reste identique
- C. est divisée par deux
- D. est multipliée par quatre
Réponse
C. est divisée par deux — v = λf est constante dans le même milieu. Si f double, λ est divisée par 2.
Un point M est à d = 3λ/4 de la source. Le retard τ en fonction de T est…
- A. τ = T/4
- B. τ = 3T/4
- C. τ = T/2
- D. τ = 3T/2
Réponse
B. τ = 3T/4 — τ = d/v = (3λ/4)/v = (3/4)(λ/v) = (3/4)T = 3T/4.
On double la fréquence de vibration d'une corde (même tension). La célérité des ondes sur la corde…
- A. double
- B. est divisée par deux
- C. reste inchangée
- D. quadruple
Réponse
C. reste inchangée — La célérité des ondes sur une corde dépend de la tension et de la masse linéique, pas de la fréquence de vibration.
Deux sources S₁ et S₂ vibrent en phase à f = 100 Hz. Si |S₁M − S₂M| = λ, les ondes en M sont…
- A. en opposition de phase
- B. en phase
- C. en quadrature
- D. non superposables
Réponse
B. en phase — Une différence de chemin de λ correspond à un déphasage de 2π → en phase → interférence constructive.
L'amplitude d'une onde plane progressive harmonique dans un milieu idéal…
- A. dépend de la fréquence
- B. augmente avec la distance à la source
- C. est constante en tout point
- D. est liée à la célérité
Réponse
C. est constante en tout point — Dans un milieu idéal (sans absorption), l'amplitude d'une onde plane est constante. En réalité, elle diminue avec la distance.
Si une station sismique ne reçoit pas les ondes S d'un séisme lointain, on peut conclure que…
- A. le séisme est sous-marin
- B. les ondes S ont traversé le noyau liquide
- C. les ondes S n'ont pas pu traverser le noyau externe liquide
- D. les ondes S ont une fréquence trop faible
Réponse
C. les ondes S n'ont pas pu traverser le noyau externe liquide — Les ondes S (transversales) ne se propagent pas dans les liquides. Le noyau externe étant liquide, elles ne peuvent pas le traverser.
Cours particuliers de spécialité physique-chimie à Marseille, en présentiel ou à distance — un prof qui s'adapte à ton rythme et reprend ce qui coince.
Prof de physique-chimie à Marseille · Cours particuliers au lycée · Aide aux devoirs