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Physique-Chimie (2nde) · Classe de 2ⁿᵈᵉ

Ondes mécaniques

Propagation, célérité et perturbations dans un milieu matériel — programme de 2nde (lycée général)

À propos de cette page
Cette évaluation sur « Ondes mécaniques » en seconde permet de faire le point sur ses connaissances en physique-chimie (2nde), comme lors d'un véritable contrôle. Elle suit le programme officiel de seconde et propose plusieurs exercices notés sur 20, avec un corrigé détaillé. Au programme : Qu'est-ce qu'une onde mécanique ?, Modes de propagation : transversale et longitudinale, Célérité d'une onde, Notion de période et de fréquence. Travaille seul, chronomètre-toi, puis compare tes réponses au corrigé pour identifier les points à revoir. Parfait pour mesurer ses progrès et réviser efficacement. Évaluation gratuite conçue par un professeur particulier à Marseille pour aider les élèves de seconde en physique-chimie (2nde).
Évaluation finale · Niveau difficile · Durée 50 min · Noté sur 20
50:00

Évaluation complète de fin de chapitre, tout en niveau difficile. Travaille seul et sans aide, puis vérifie tes réponses avec le corrigé détaillé dépliable en bas de page.

Exercice 1 — Nature et définition des ondes mécaniques

/ 4 pts
  1. Définir une onde mécanique en précisant ce qui se propage et ce qui ne se propage pas.
  2. Expliquer la différence entre une onde transversale et une onde longitudinale. Donner un exemple de chacune.
  3. Pourquoi le son ne peut-il pas se propager dans le vide spatial ?

Exercice 2 — Célérité et retard temporel

/ 5 pts
  1. Donner la relation entre célérité $v$, distance $d$ et durée $t$.
  2. Lors d'un orage, un observateur voit l'éclair puis entend le tonnerre 7,5 s plus tard. La célérité du son est $v_{son} = 340$ m/s. Calculer la distance de l'orage (en m).
  3. Un second observateur entend le tonnerre 4,0 s après l'éclair. Calcule la distance de ce second observateur à l'orage.
  4. Lequel des deux est le plus éloigné ?

Exercice 3 — Période, fréquence et longueur d'onde

/ 5 pts
  1. Une source émet un son de fréquence $f = 680$ Hz dans l'air ($v = 340$ m/s). Calculer la période $T$ (en s) et la longueur d'onde $\lambda$ (en m).
  2. Un musicien joue une note de période $T = 3{,}7 \times 10^{-3}$ s. Calculer sa fréquence $f$ (en Hz, arrondir à l'unité).
  3. Cette fréquence correspond-elle à un son grave, médium ou aigu ?

Exercice 4 — Sonar et écho

/ 4 pts
  1. Un bateau utilise un sonar. Il émet un signal ultrasonore à $f = 50$ kHz dans l'eau ($v = 1480$ m/s). L'écho revient après $\Delta t = 0{,}54$ s.
  2. a) Calculer la profondeur $d$ du fond marin (en m).
  3. b) Calculer la longueur d'onde $\lambda$ des ultrasons dans l'eau (en m).
  4. c) Expliquer pourquoi on divise $\Delta t$ par 2 dans le calcul de la profondeur.

Exercice 5 — Analyse d'un signal périodique

/ 2 pts
  1. Une onde se propage à $v = 2$ m/s. On mesure que la distance entre deux crêtes consécutives est $\lambda = 0{,}4$ m.
  2. a) Quelle est la fréquence de cette onde ?
  3. b) Un point B est situé à $d = 1{,}2$ m de la source A. Calculer le retard $\tau$ avec lequel B reçoit la perturbation.
✓Corrigé détaillé

Exercice 1 — Nature et définition des ondes mécaniques
Corrigé :
Q1. Une onde mécanique est la propagation d'une perturbation dans un milieu matériel. L'énergie se propage, mais la matière ne se déplace pas globalement. (1 pt)
Q2. Onde transversale : déplacement des particules ⊥ à la propagation (ex. corde vibrante). Onde longitudinale : déplacement ∥ à la propagation (ex. son dans l'air). (2 pts)
Q3. Le son est une onde mécanique ; il a besoin d'un milieu matériel. Dans le vide, il n'y a pas de particules à perturber. (1 pt)

Exercice 2 — Célérité et retard temporel
Corrigé :
Q1. $v = d/t$, donc $d = v \times t$ et $t = d/v$. (1 pt)
Q2. $d_1 = v \times \tau_1 = 340 \times 7{,}5 = 2550$ m. (1,5 pt)
Q3. $d_2 = 340 \times 4{,}0 = 1360$ m. (1,5 pt)
Q4. $d_1 > d_2$, donc le premier observateur est le plus éloigné de l'orage. (1 pt)

Exercice 3 — Période, fréquence et longueur d'onde
Corrigé :
Q1. $T = 1/f = 1/680 \approx 1{,}47 \times 10^{-3}$ s. $\lambda = v/f = 340/680 = 0{,}5$ m. (2 pts)
Q2. $f = 1/T = 1/(3{,}7 \times 10^{-3}) \approx 270$ Hz. (2 pts)
Q3. 270 Hz est dans la plage 200–2000 Hz : c'est un son médium. (1 pt)

Exercice 4 — Sonar et écho
Corrigé :
a) $d = v \times \Delta t / 2 = 1480 \times 0{,}27 = 399{,}6 \approx 400$ m. (1,5 pt)
b) $\lambda = v/f = 1480/(50 \times 10^3) = 0{,}0296$ m $\approx 2{,}96$ cm. (1,5 pt)
c) Le signal effectue un aller-retour : il parcourt $2d$ en $\Delta t$. On divise par 2 pour obtenir seulement la distance aller. (1 pt)

Exercice 5 — Analyse d'un signal périodique
Corrigé :
a) $f = v/\lambda = 2/0{,}4 = 5$ Hz. (1 pt)
b) $\tau = d/v = 1{,}2/2 = 0{,}6$ s. (1 pt)

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