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

Le son : caractéristiques et perception

Ondes sonores, fréquence, niveau sonore et perception auditive — programme de 2nde (lycée général)

À propos de cette page
Cette évaluation sur « Le son : caractéristiques et perception » 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 sonore ?, Fréquence et période d'un son, Hauteur et timbre d'un son, Vitesse de propagation du son. 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 60 min · Noté sur 20
60:00

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 propagation du son

/ 4 pts
  1. Définir une onde sonore et préciser si le son peut se propager dans le vide. Justifier.
  2. Donner la valeur approximative de la vitesse du son dans l'air à 20 °C et dans l'eau de mer.
  3. Un coup de tonnerre est entendu $\Delta t = 4\,\text{s}$ après l'éclair ($v = 340\,\text{m/s}$). Calculer la distance $d$ de l'orage.

Exercice 2 — Lecture d'un oscilloscope

/ 5 pts
  1. Un signal est affiché sur un oscilloscope réglé avec une base de temps de $0{,}5\,\text{ms/div}$ et une sensibilité de $20\,\text{mV/div}$. On mesure : 4 divisions pour une période, 3 divisions pour l'amplitude.
  2. a) Calculer la période $T$ du signal.
  3. b) Calculer la fréquence $f$ du signal.
  4. c) Calculer l'amplitude en mV.
  5. d) Ce son est-il audible par l'oreille humaine ? Justifier.

Exercice 3 — Hauteur et timbre

/ 4 pts
  1. Un pianiste et un violoniste jouent la note do à $f_0 = 262\,\text{Hz}$.
  2. a) Calculer la période $T$ correspondante.
  3. b) La hauteur de ces deux sons est-elle identique ? Justifier.
  4. c) Le timbre de ces deux sons est-il identique ? Justifier.

Exercice 4 — Niveau sonore et risques auditifs

/ 4 pts
  1. Dans une salle de concert, le niveau sonore est $L = 108\,\text{dB}$.
  2. a) En utilisant l'échelle des décibels, indiquer si ce niveau peut être dangereux pour l'audition.
  3. b) Des bouchons d'oreilles atténuent de 28 dB. Quel niveau sonore l'utilisateur perçoit-il avec ces bouchons ?
  4. c) Pourquoi les dommages auditifs sont-ils irréversibles ?

Exercice 5 — Problème de synthèse — Sonar et ultrasons

/ 3 pts
  1. Un navire utilise un sonar émettant des ultrasons à $f = 40\,\text{kHz}$ dans l'eau ($v = 1480\,\text{m/s}$). Il reçoit un écho après $\Delta t = 2{,}4\,\text{s}$.
  2. a) Ces ultrasons sont-ils audibles par un plongeur ? Justifier.
  3. b) Calculer la distance $d$ de l'obstacle détecté.
  4. c) Calculer la longueur d'onde $\lambda$ de ces ultrasons dans l'eau.
✓Corrigé détaillé

Exercice 1 — Nature et propagation du son
Corrigé :
1. Une onde sonore est une perturbation mécanique périodique qui se propage de proche en proche dans un milieu matériel (air, eau, solide). Le son ne peut pas se propager dans le vide car il n'y a pas de particules pour transmettre la vibration. (1 pt)
2. Dans l'air à 20 °C : $v \approx 340\,\text{m/s}$. Dans l'eau de mer : $v \approx 1500\,\text{m/s}$. (1 pt)
3. $d = v \times \Delta t = 340 \times 4 = 1360\,\text{m}$. (2 pts)

Exercice 2 — Lecture d'un oscilloscope
Corrigé :
a) $T = 4 \times 0{,}5\,\text{ms/div} = 2\,\text{ms} = 2 \times 10^{-3}\,\text{s}$. (1 pt)
b) $f = 1/T = 1/(2 \times 10^{-3}) = 500\,\text{Hz}$. (1 pt)
c) Amplitude $= 3 \times 20 = 60\,\text{mV}$. (1 pt)
d) Oui, car $f = 500\,\text{Hz}$ est dans le domaine audible $[20\,\text{Hz};20\,\text{kHz}]$. (2 pts)

Exercice 3 — Hauteur et timbre
Corrigé :
a) $T = 1/f_0 = 1/262 \approx 3{,}8 \times 10^{-3}\,\text{s} = 3{,}8\,\text{ms}$. (1 pt)
b) Oui, la hauteur est identique car les deux sons ont la même fréquence fondamentale $f_0 = 262\,\text{Hz}$. (1,5 pts)
c) Non, le timbre est différent : le piano et le violon produisent des signaux de formes distinctes (harmoniques différentes), ce qui leur confère leur sonorité caractéristique. (1,5 pts)

Exercice 4 — Niveau sonore et risques auditifs
Corrigé :
a) 108 dB est bien au-dessus du seuil de danger prolongé (85 dB) et proche du seuil de douleur (120 dB). Il est donc dangereux, même pour une exposition courte. (1 pt)
b) $L_{perçu} = 108 - 28 = 80\,\text{dB}$. (1,5 pts)
c) Les cellules ciliées de la cochlée, qui assurent la transduction sonore, ne se régénèrent pas. Une fois détruites, la perte auditive est définitive. (1,5 pts)

Exercice 5 — Problème de synthèse — Sonar et ultrasons
Corrigé :
a) Non, $f = 40\,\text{kHz} = 40\,000\,\text{Hz} > 20\,000\,\text{Hz}$ : c'est un ultrason, hors du domaine audible humain. (1 pt)
b) $d = v \times \Delta t / 2 = 1480 \times 2{,}4 / 2 = 1776\,\text{m}$. (1 pt)
c) $\lambda = v/f = 1480 / 40000 = 0{,}037\,\text{m} = 3{,}7\,\text{cm}$. (1 pt)

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