Lycée · 2ⁿᵈᵉ · Physique-Chimie (2nde)
Ondes mécaniques
Propagation, célérité et perturbations dans un milieu matériel — programme de 2nde (lycée général)
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 se propage…
- A. dans le vide uniquement
- B. dans un milieu matériel uniquement
- C. aussi bien dans le vide que dans un milieu matériel
- D. uniquement dans l'eau
Réponse
B. dans un milieu matériel uniquement — Une onde mécanique nécessite un milieu matériel pour se propager. Elle ne peut pas se propager dans le vide.
Lors de la propagation d'une onde mécanique, il y a transport de…
- A. matière uniquement
- B. énergie et matière
- C. énergie uniquement
- D. rien du tout
Réponse
C. énergie uniquement — Une onde mécanique transporte de l'énergie sans transport de matière.
Pour une onde longitudinale, le déplacement des particules est…
- A. perpendiculaire à la propagation
- B. parallèle à la propagation
- C. circulaire
- D. nul
Réponse
B. parallèle à la propagation — Pour une onde longitudinale, le déplacement des particules est parallèle (dans le même sens ou sens opposé) à la direction de propagation.
La célérité d'une onde dépend principalement de…
- A. la fréquence de la source
- B. l'amplitude de la perturbation
- C. le milieu de propagation
- D. la direction de propagation
Réponse
C. le milieu de propagation — La célérité d'une onde dépend du milieu dans lequel elle se propage, pas de sa fréquence ou de son amplitude.
L'unité de la période est…
- A. hertz (Hz)
- B. seconde (s)
- C. mètre (m)
- D. mètre par seconde (m/s)
Réponse
B. seconde (s) — La période T se mesure en secondes (s). La fréquence se mesure en hertz (Hz).
Si la fréquence d'une onde est $f = 50$ Hz, sa période vaut…
- A. 50 s
- B. 0,02 s
- C. 0,5 s
- D. 2 s
Réponse
B. 0,02 s — $T = 1/f = 1/50 = 0{,}02$ s.
Une onde sur une corde tendue est un exemple d'onde…
- A. longitudinale
- B. transversale
- C. électromagnétique
- D. sismique P
Réponse
B. transversale — Sur une corde tendue, les particules se déplacent perpendiculairement à la direction de propagation : c'est une onde transversale.
La célérité du son dans l'air est environ…
- A. 340 000 m/s
- B. 3400 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 $\lambda$ est liée à $v$ et $f$ par…
- A. $\lambda = v \times f$
- B. $\lambda = v / f$
- C. $\lambda = f / v$
- D. $\lambda = v + f$
Réponse
B. $\lambda = v / f$ — $\lambda = v/f$ (ou $v = \lambda \times f$).
La fréquence d'un son correspond à sa…
- A. couleur
- B. hauteur (grave/aigu)
- C. durée
- D. intensité
Réponse
B. hauteur (grave/aigu) — La fréquence d'un son détermine si on le perçoit comme grave (basse fréquence) ou aigu (haute fréquence).
Dans quel milieu la célérité du son est-elle la plus grande ?
- A. Air
- B. Eau douce
- C. Acier (fer)
- D. Vide
Réponse
C. Acier (fer) — La célérité du son dans l'acier est environ 5000 m/s, bien supérieure à celle dans l'eau (~1480 m/s) ou dans l'air (~340 m/s).
L'unité de la fréquence est…
- A. la seconde (s)
- B. le mètre (m)
- C. le hertz (Hz)
- D. le watt (W)
Réponse
C. le hertz (Hz) — La fréquence se mesure en hertz (Hz). 1 Hz = 1 oscillation par seconde.
Niveau moyen — 12 questions
Un son met 3 s à parcourir 1 020 m. Sa célérité est…
- A. 3060 m/s
- B. 1017 m/s
- C. 340 m/s
- D. 306 m/s
Réponse
C. 340 m/s — $v = d/t = 1020/3 = 340$ m/s.
Une onde a une période $T = 0{,}025$ s. Sa fréquence est…
- A. 25 Hz
- B. 40 Hz
- C. 0,025 Hz
- D. 400 Hz
Réponse
B. 40 Hz — $f = 1/T = 1/0{,}025 = 40$ Hz.
Un son de fréquence $f = 170$ Hz se propage à $v = 340$ m/s. Sa longueur d'onde est…
- A. 2 m
- B. 0,5 m
- C. 170 m
- D. 0,02 m
Réponse
A. 2 m — $\lambda = v/f = 340/170 = 2$ m.
Un éclair est vu à $t = 0$. Le tonnerre est entendu à $t = 5$ s ($v = 340$ m/s). La distance est…
- A. 68 m
- B. 1700 m
- C. 170 m
- D. 3400 m
Réponse
B. 1700 m — $d = v \times \tau = 340 \times 5 = 1700$ m.
Le retard $\tau$ avec lequel une onde arrive à un point situé à 850 m de la source ($v = 340$ m/s) est…
- A. 0,4 s
- B. 2,5 s
- C. 5 s
- D. 1 s
Réponse
B. 2,5 s — $\tau = d/v = 850/340 = 2{,}5$ s.
Pour un sonar, l'écho revient après $\Delta t = 0{,}6$ s ($v = 1500$ m/s). La profondeur est…
- A. 900 m
- B. 450 m
- C. 1800 m
- D. 600 m
Réponse
B. 450 m — $d = v \times \Delta t/2 = 1500 \times 0{,}3 = 450$ m.
Une onde a une longueur d'onde $\lambda = 0{,}2$ m et une célérité $v = 1{,}6$ m/s. Sa fréquence est…
- A. 0,32 Hz
- B. 8 Hz
- C. 1,4 Hz
- D. 3,2 Hz
Réponse
B. 8 Hz — $f = v/\lambda = 1{,}6/0{,}2 = 8$ Hz.
Une onde de fréquence $f = 440$ Hz a une période de…
- A. 440 s
- B. 0,00227 s
- C. 0,044 s
- D. 22,7 s
Réponse
B. 0,00227 s — $T = 1/f = 1/440 \approx 0{,}00227$ s.
Dans quel ordre arrive-t-on à entendre le son produit lors d'un séisme au loin ?
- A. Ondes S avant ondes P
- B. Ondes P avant ondes S
- C. Les deux arrivent simultanément
- D. Les ondes P n'existent pas dans les séismes
Réponse
B. Ondes P avant ondes S — Les ondes P (longitudinales) sont plus rapides que les ondes S (transversales). Elles arrivent donc avant.
La longueur d'onde $\lambda$ d'une onde peut aussi s'écrire…
- A. $\lambda = v \times f$
- B. $\lambda = T/v$
- C. $\lambda = v \times T$
- D. $\lambda = f \times T$
Réponse
C. $\lambda = v \times T$ — $\lambda = v \times T$ car $T = 1/f$, donc $\lambda = v/f = v \times T$.
Le son est une onde longitudinale car…
- A. les molécules d'air se déplacent perpendiculairement à la propagation
- B. les molécules d'air se compriment et se dilatent dans la même direction que la propagation
- C. il transporte de la matière
- D. il se propage dans le vide
Réponse
B. les molécules d'air se compriment et se dilatent dans la même direction que la propagation — Le son est une succession de compressions et de dilatations des molécules d'air, dans la direction de propagation : c'est bien une onde longitudinale.
Une onde de célérité $v = 5$ m/s et de longueur d'onde $\lambda = 0{,}5$ m a une fréquence de…
- A. 2,5 Hz
- B. 10 Hz
- C. 0,1 Hz
- D. 5 Hz
Réponse
B. 10 Hz — $f = v/\lambda = 5/0{,}5 = 10$ Hz.
Niveau difficile — 12 questions
Un observateur voit un éclair et entend le tonnerre 6 s plus tard. Un deuxième observateur, plus proche de l'orage de 1 km, entend le tonnerre après…
- A. 6 s
- B. 3 s
- C. 2,94 s
- D. 9 s
Réponse
C. 2,94 s — Le deuxième est à $6 \times 340 - 1000 = 1040$ m. Son retard = $1040/340 \approx 3{,}06$ s. Mais la différence = $(d_1 - 1000)/v = (6 \times 340 - 1000)/340 \approx 2{,}94$ s.
Si la célérité d'une onde double et que la période reste constante, la longueur d'onde…
- A. reste la même
- B. est divisée par 2
- C. double
- D. quadruple
Réponse
C. double — $\lambda = v \times T$. Si $v$ double et $T$ est constant, $\lambda$ double.
Deux sources émettent le même son ($f = 340$ Hz) simultanément. Elles sont espacées de 1 m. Le retard entre les signaux reçus par un observateur équidistant est…
- A. 0 s
- B. 0,003 s
- C. 1/340 s
- D. impossible à calculer
Réponse
A. 0 s — Si l'observateur est équidistant des deux sources, les deux signaux arrivent simultanément : le retard est nul.
Une onde ultrasonore de fréquence $f = 2$ MHz se propage dans un tissu à $v = 1540$ m/s. Sa longueur d'onde est…
- A. 7,7 mm
- B. 0,77 mm
- C. 77 mm
- D. 0,077 mm
Réponse
B. 0,77 mm — $\lambda = v/f = 1540/(2 \times 10^6) = 7{,}7 \times 10^{-4}$ m = 0,77 mm.
Un signal sonore de période $T = 2 \times 10^{-3}$ s se propage dans l'eau à 1480 m/s. Sa longueur d'onde est…
- A. 0,74 m
- B. 2,96 m
- C. 740 mm
- D. 7,4 m
Réponse
B. 2,96 m — $\lambda = v \times T = 1480 \times 2 \times 10^{-3} = 2{,}96$ m.
Si on augmente la fréquence d'une source sonore dans un milieu donné, la célérité du son…
- A. augmente
- B. diminue
- C. reste la même
- D. dépend de l'amplitude
Réponse
C. reste la même — La célérité d'une onde dans un milieu ne dépend pas de la fréquence de la source (dans un milieu non dispersif). Elle reste la même.
Un pipistrelle émet un ultrason à $f = 80$ kHz dans l'air ($v = 340$ m/s) et reçoit l'écho après $\Delta t = 6 \times 10^{-3}$ s. La distance de la proie est…
- A. 2,04 m
- B. 1,02 m
- C. 0,51 m
- D. 4,08 m
Réponse
B. 1,02 m — $d = v \times \Delta t/2 = 340 \times 3 \times 10^{-3} = 1{,}02$ m.
L'onde P d'un séisme (longitudinale, $v_P = 8000$ m/s) arrive à une station 25 s avant l'onde S ($v_S = 4000$ m/s). La distance à l'épicentre est…
- A. 100 km
- B. 200 km
- C. 50 km
- D. 400 km
Réponse
B. 200 km — $d/v_S - d/v_P = 25$ → $d(1/4000 - 1/8000) = 25$ → $d/(8000) = 25$ → $d = 200\,000$ m = 200 km.
Un son de fréquence $f_1 = 200$ Hz et un son de fréquence $f_2 = 800$ Hz se propagent dans l'air à $v = 340$ m/s. Le rapport $\lambda_1 / \lambda_2$ est…
- A. 1/4
- B. 4
- C. 1/2
- D. 2
Réponse
B. 4 — $\lambda_1 = v/f_1 = 1{,}7$ m ; $\lambda_2 = v/f_2 = 0{,}425$ m. Rapport = $1{,}7/0{,}425 = 4$.
Une perturbation se propage sur une corde à $v = 3$ m/s. Une personne place son doigt à 9 m de la source. Le retard vaut…
- A. 27 s
- B. 3 s
- C. 6 s
- D. 1/3 s
Réponse
B. 3 s — $\tau = d/v = 9/3 = 3$ s.
Pour une onde sinusoïdale, la distance entre un creux et la crête suivante vaut…
- A. $\lambda$
- B. $\lambda / 2$
- C. $2\lambda$
- D. $\lambda / 4$
Réponse
B. $\lambda / 2$ — La distance entre un creux et la crête suivante (ou précédente) est une demi-longueur d'onde : $\lambda/2$.
Un sonar émet un signal à $v = 1500$ m/s. Le fond est à 600 m. L'écho revient après…
- A. 0,4 s
- B. 0,8 s
- C. 1,2 s
- D. 0,2 s
Réponse
B. 0,8 s — Aller-retour : $\Delta t = 2d/v = 2 \times 600/1500 = 0{,}8$ s.
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