Lycée · 1ʳᵉ · Spécialité Physique-Chimie
Son : caractéristiques et perception
Ondes sonores, fréquence, amplitude, vitesse et perception auditive — programme de Spécialité Physique-Chimie 1re
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
Le son est une onde :
- A. électromagnétique
- B. mécanique
- C. gravitationnelle
- D. lumineuse
Réponse
B. mécanique — Le son est une onde mécanique : il nécessite un milieu matériel pour se propager.
Le son se propage-t-il dans le vide ?
- A. Oui, à 340 m/s
- B. Oui, mais très lentement
- C. Non, jamais
- D. Oui, seulement les ultrasons
Réponse
C. Non, jamais — Le son nécessite un milieu matériel ; il ne se propage pas dans le vide.
Dans une onde sonore, les particules du milieu oscillent :
- A. perpendiculairement à la propagation
- B. dans la direction de propagation
- C. en spirale
- D. de façon aléatoire
Réponse
B. dans la direction de propagation — L'onde sonore est longitudinale : oscillations parallèles à la direction de propagation.
La fréquence s'exprime en :
- A. mètre (m)
- B. hertz (Hz)
- C. pascal (Pa)
- D. watt (W)
Réponse
B. hertz (Hz) — La fréquence est le nombre de cycles par seconde, en hertz (Hz).
La célérité du son dans l'air à 20 °C est environ :
- A. 3 × 10⁸ m/s
- B. 1500 m/s
- C. 340 m/s
- D. 17 m/s
Réponse
C. 340 m/s — v ≈ 340 m/s dans l'air à 20 °C. 3×10⁸ m/s est la vitesse de la lumière.
Le domaine audible par l'oreille humaine s'étend de :
- A. 0 Hz à 10 kHz
- B. 20 Hz à 20 kHz
- C. 100 Hz à 100 kHz
- D. 1 Hz à 1 MHz
Réponse
B. 20 Hz à 20 kHz — L'oreille humaine perçoit entre 20 Hz et 20 kHz.
Un son de fréquence 15 Hz est un :
- A. ultrason
- B. son audible
- C. infrason
- D. son visible
Réponse
C. infrason — 15 Hz < 20 Hz : c'est un infrason (inaudible par l'homme).
La hauteur d'un son dépend de :
- A. son amplitude
- B. sa fréquence fondamentale
- C. son timbre
- D. son intensité
Réponse
B. sa fréquence fondamentale — La hauteur (grave/aigu) est liée à la fréquence fondamentale.
Si la période d'un son est T = 0,01 s, sa fréquence est :
- A. 0,01 Hz
- B. 100 Hz
- C. 10 Hz
- D. 1000 Hz
Réponse
B. 100 Hz — f = 1/T = 1/0,01 = 100 Hz.
Le seuil d'audibilité correspond à une intensité :
- A. I₀ = 10⁻¹² W/m²
- B. I₀ = 10⁻⁶ W/m²
- C. I₀ = 1 W/m²
- D. I₀ = 10⁻³ W/m²
Réponse
A. I₀ = 10⁻¹² W/m² — Le seuil d'audibilité conventionnel est I₀ = 10⁻¹² W/m².
Les ultrasons ont des fréquences :
- A. inférieures à 20 Hz
- B. comprises entre 20 Hz et 20 kHz
- C. supérieures à 20 kHz
- D. supérieures à 1 GHz
Réponse
C. supérieures à 20 kHz — Ultrasons : f > 20 kHz (fréquences trop élevées pour être entendues par l'homme).
La longueur d'onde est :
- A. la durée d'un cycle
- B. la distance parcourue en une période
- C. le nombre de cycles par seconde
- D. l'amplitude du signal
Réponse
B. la distance parcourue en une période — λ = v × T : distance parcourue par l'onde en une période T.
Niveau moyen — 12 questions
Un son a f = 500 Hz et se propage à v = 340 m/s. Sa longueur d'onde est :
- A. 0,17 m
- B. 0,68 m
- C. 170 m
- D. 0,34 m
Réponse
B. 0,68 m — Attention : λ = v/f = 340/500 = 0,68 m.
Le timbre d'un son est lié à :
- A. sa fréquence fondamentale uniquement
- B. la répartition de ses harmoniques et la forme du signal
- C. son intensité uniquement
- D. sa période
Réponse
B. la répartition de ses harmoniques et la forme du signal — Le timbre dépend de la forme du signal et des harmoniques présentes.
Un spectre montre des raies à 264, 528 et 792 Hz. La fréquence fondamentale est :
- A. 528 Hz
- B. 264 Hz
- C. 132 Hz
- D. 792 Hz
Réponse
B. 264 Hz — La fondamentale est la plus basse fréquence : 264 Hz. Les autres sont 2f₀ et 3f₀.
L'intensité sonore est multipliée par 100. Le niveau sonore augmente de :
- A. 2 dB
- B. 100 dB
- C. 20 dB
- D. 10 dB
Réponse
C. 20 dB — ΔL = 10×log(100) = 10×2 = 20 dB.
Un niveau sonore de 80 dB correspond à une intensité :
- A. 10⁻⁴ W/m²
- B. 10⁻⁸ W/m²
- C. 10⁻² W/m²
- D. 10⁻¹² W/m²
Réponse
A. 10⁻⁴ W/m² — L = 10×log(I/10⁻¹²) = 80 → I = 10⁸ × 10⁻¹² = 10⁻⁴ W/m².
La célérité du son est plus grande dans :
- A. l'air
- B. le vide
- C. l'eau
- D. un gaz chaud
Réponse
C. l'eau — En général v_solide > v_liquide > v_gaz. Dans l'eau v ≈ 1500 m/s > 340 m/s dans l'air.
On entend un écho 0,4 s après un bruit. La paroi est à :
- A. 136 m
- B. 68 m
- C. 340 m
- D. 17 m
Réponse
B. 68 m — d = v×Δt/2 = 340×0,4/2 = 68 m (aller-retour).
La voix humaine parlée couvre principalement :
- A. 20 Hz – 20 Hz
- B. 80 Hz – 1100 Hz
- C. 1 kHz – 50 kHz
- D. 100 Hz – 100 kHz
Réponse
B. 80 Hz – 1100 Hz — La parole couvre environ 80 Hz à 1100 Hz, bien que les harmoniques s'étendent au-delà.
Doubler l'amplitude d'un signal sonore multiplie l'intensité par :
- A. 2
- B. 4
- C. √2
- D. 8
Réponse
B. 4 — I ∝ A² → si A est doublée, I est multipliée par 4.
La relation entre longueur d'onde, célérité et fréquence est :
- A. λ = v + f
- B. λ = v × f
- C. λ = v / f
- D. λ = f / v
Réponse
C. λ = v / f — λ = v/f (ou v = λf). La longueur d'onde est inversement proportionnelle à la fréquence.
Un son périodique présente un spectre :
- A. continu (toutes fréquences)
- B. discret (raies aux harmoniques)
- C. nul (silence)
- D. aléatoire
Réponse
B. discret (raies aux harmoniques) — Un son périodique a un spectre discret : raies aux multiples de la fréquence fondamentale.
La célérité du son dans l'air augmente avec la température car :
- A. les molécules sont plus lentes
- B. les molécules ont plus d'énergie cinétique
- C. la pression diminue
- D. la densité augmente
Réponse
B. les molécules ont plus d'énergie cinétique — À T plus élevée, les molécules ont plus d'énergie → transmettent plus vite les perturbations de pression.
Niveau difficile — 12 questions
La fréquence d'un son perçu par un observateur est différente de celle émise par la source. Ce phénomène est :
- A. la diffraction
- B. l'effet Doppler
- C. la résonance
- D. la réverbération
Réponse
B. l'effet Doppler — L'effet Doppler explique le changement de fréquence perçue lorsque source et observateur sont en mouvement relatif.
Une source sonore se rapproche d'un observateur. La fréquence perçue est :
- A. identique à f₀
- B. inférieure à f₀
- C. supérieure à f₀
- D. nulle
Réponse
C. supérieure à f₀ — Effet Doppler : source qui se rapproche → fréquence perçue plus élevée.
L'amplitude passe de A à 3A. Le niveau sonore augmente de :
- A. 3 dB
- B. 6 dB
- C. ~9,5 dB
- D. 30 dB
Réponse
C. ~9,5 dB — I ∝ A² → I multipliée par 9. ΔL = 10×log(9) ≈ 9,5 dB.
Deux sons identiques à 60 dB chacun sont superposés. Le niveau résultant est :
- A. 60 dB
- B. 63 dB
- C. 120 dB
- D. 30 dB
Réponse
B. 63 dB — Les intensités s'ajoutent : I_tot = 2I → ΔL = 10×log(2) ≈ 3 dB → 63 dB.
Un signal sonore a une fondamentale à 220 Hz. La 3e harmonique est à :
- A. 440 Hz
- B. 660 Hz
- C. 880 Hz
- D. 110 Hz
Réponse
B. 660 Hz — Les harmoniques sont aux multiples de f₀ : 1re = 220 Hz, 2e = 440 Hz, 3e = 3×220 = 660 Hz.
On mesure v_son = d/Δt avec d = 85 m et Δt = 0,25 s. La valeur obtenue est :
- A. 21,25 m/s
- B. 340 m/s
- C. 212,5 m/s
- D. 3400 m/s
Réponse
B. 340 m/s — v = 85/0,25 = 340 m/s.
L'intensité sonore suit la loi I ∝ 1/d². Si la distance double, le niveau sonore :
- A. diminue de 6 dB
- B. diminue de 3 dB
- C. double
- D. reste identique
Réponse
A. diminue de 6 dB — I est divisée par 4 → ΔL = 10×log(1/4) = −10×log(4) ≈ −6 dB.
La presbyacousie est :
- A. une maladie de la vue liée à l'âge
- B. une perte des fréquences aiguës liée au vieillissement
- C. une augmentation de l'audition avec l'âge
- D. un type d'infrasons
Réponse
B. une perte des fréquences aiguës liée au vieillissement — La presbyacousie est la perte progressive de l'audition des fréquences élevées avec le vieillissement.
Un son a une longueur d'onde λ = 1,7 m dans l'air (v = 340 m/s). Sa période T est :
- A. 5 × 10⁻³ s
- B. 200 s
- C. 5 × 10⁻¹ s
- D. 1,7 × 10⁻³ s
Réponse
A. 5 × 10⁻³ s — T = λ/v = 1,7/340 = 5×10⁻³ s (donc f = 200 Hz).
Un son avec un spectre discret à raies équidistantes est :
- A. un son non périodique
- B. du bruit blanc
- C. un son périodique
- D. un infrason
Réponse
C. un son périodique — Un spectre discret avec raies harmoniques caractérise un son périodique.
L'unité du niveau sonore est :
- A. watt par mètre carré (W/m²)
- B. pascal (Pa)
- C. décibel (dB)
- D. hertz (Hz)
Réponse
C. décibel (dB) — Le niveau d'intensité sonore L s'exprime en décibels (dB).
Pour mesurer la célérité du son par la méthode des deux micros, on a besoin de :
- A. deux micros, une règle et un chronomètre
- B. deux micros, la distance entre eux et le retard du signal
- C. un seul micro et un oscilloscope
- D. un chronomètre et une source lumineuse
Réponse
B. deux micros, la distance entre eux et le retard du signal — v = d/Δt : on mesure la distance d entre les deux micros et le retard Δt du signal entre eux.
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