Collège · 3ᵉ · Physique
Ondes mécaniques et son
Modélisation d'une onde, période, fréquence, célérité du son
À propos de cette page
Cette évaluation sur « Ondes mécaniques et son » en troisième permet de faire le point sur ses connaissances en physique, comme lors d'un véritable contrôle. Elle suit le programme officiel de troisième et propose plusieurs exercices notés sur 20, avec un corrigé détaillé. Au programme : Le son : une onde mécanique, Période et fréquence : lire un oscillogramme, Hauteur, intensité, timbre, La célérité du son : d = v × t. 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 troisième en physique.
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Devoir surveillé · Physique
Ondes mécaniques et son
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Évaluation complète de fin de chapitre, tout en niveau difficile. Télécharge le sujet en PDF, travaille sur une feuille sans aide, puis vérifie avec le corrigé téléchargeable ci-dessous.
Exercice 1 — Mesurer la vitesse du son (démarche expérimentale)
/ 4 pts- Des élèves placent deux microphones face à un claquoir et mesurent, à l'oscilloscope, le retard Δt entre les deux signaux pour plusieurs distances d entre les micros.
Expliquer pourquoi le second micro reçoit le signal après le premier, et pourquoi cette expérience serait impossible dans le vide.d (m) 0,50 1,00 1,50 2,00 Δt (ms) 1,5 2,9 4,4 5,9 - Calculer la célérité du son pour chaque mesure, puis la valeur moyenne.
- Expliquer pourquoi la mesure faite avec d = 2,00 m est plus fiable que celle faite avec d = 0,50 m.
- Prévoir le retard que l'on mesurerait avec d = 5,10 m dans l'air, puis dans l'eau (1 480 m/s).
Exercice 2 — Trois sons à l'oscilloscope (lecture d'un tableau)
/ 4 pts- On enregistre trois sons A, B et C. Le tableau résume ce que montre l'oscilloscope.
Calculer la fréquence de chacun des trois sons.Son Période lue Amplitude Forme du motif A (piano) 2,0 ms 3 divisions motif dentelé B (flûte) 2,0 ms 5 divisions motif arrondi C (sifflet) 0,5 ms 3 divisions motif arrondi - Quel est le son le plus aigu ? le plus fort ? Justifier à partir du tableau.
- A et B correspondent-ils à la même note ? Quelle caractéristique permet à l'oreille de reconnaître le piano de la flûte ?
- Les trois sons sont-ils audibles ? Un quatrième son D a une fréquence de 25 kHz : calculer sa période et dire s'il est audible.
Exercice 3 — Le sonar d'un bateau de pêche (calculs)
/ 4 pts- Le sonar émet des impulsions de 50 kHz vers le fond de la mer et reçoit l'écho du fond 0,64 s plus tard. Célérité du son dans l'eau : 1 500 m/s. Préciser la nature de l'onde émise (type d'onde, domaine de fréquence, audible ou non).
- Calculer la profondeur de la mer sous le bateau.
- Un banc de poissons renvoie un écho après 0,21 s. À quelle profondeur se trouve-t-il ?
- Le même appareil, utilisé dans l'air, reçoit l'écho d'un obstacle après 0,64 s. Calculer la distance de l'obstacle et expliquer pourquoi elle est différente de la réponse b).
Exercice 4 — Concert et santé auditive (lecture d'un tableau)
/ 4 pts- Durées d'exposition sans risque selon le niveau sonore (recommandations de santé publique) :
Quelle grandeur du signal sonore augmente lorsque le niveau sonore augmente ? Quelle grandeur reste inchangée si la note jouée est la même ?Niveau sonore 85 dB 88 dB 91 dB 94 dB 97 dB 100 dB Durée maximale 8 h 4 h 2 h 1 h 30 min 15 min - Énoncer la règle qui apparaît dans le tableau, puis calculer la durée maximale à 103 dB et à 106 dB.
- Devant la scène, le niveau atteint 106 dB. Des bouchons d'oreilles atténuent de 22 dB. Quel niveau est perçu ? L'exposition pendant un concert de 2 h est-elle alors sans risque ?
- Un spectateur est à 68 m de la scène. Calculer le retard du son par rapport à l'image (340 m/s) et expliquer ce qu'il observe en regardant le batteur.
Exercice 5 — Vrai ou faux argumenté, et prise d'initiative
/ 4 pts- « Un son aigu se propage plus vite qu'un son grave. » Vrai ou faux ? Justifier.
- « Sur la Lune, un marteau qui tombe sur un rocher ne produit aucun son. » Vrai ou faux ? Justifier.
- Un élève mesure 5 périodes en 12,5 ms sur un oscillogramme et écrit : f = 1 / 12,5 = 0,08 Hz. Relever ses deux erreurs et donner la fréquence correcte.
- Une randonneuse crie face à une paroi et entend l'écho 1,5 s plus tard. Elle marche vers la paroi ; 5 min plus tard, l'écho revient après 0,6 s. De quelle distance s'est-elle rapprochée, et à quelle vitesse moyenne a-t-elle marché (en m/s puis en km/h) ? Toute démarche sera valorisée.
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